密度・単位体積重量・比重

概要

密度 ($\rho$) は単位体積あたりの質量であり、物質を特徴付ける基本的な物理的性質です。一定の温度と圧力では、純粋な物質の密度は一定であり、識別や工学計算に役立ちます。

比重 (SG)、相対密度とも呼ばれ、物質の密度と基準温度における水の密度の無次元比です。基準温度は通常、水が最大密度1000 kg/m³に達する4 °Cです。

単位体積重量 ($\gamma$) は単位体積あたりの重力重量であり、密度と局所的な重力加速度を結び付けます。

主要な計算式

密度

$\rho = \frac{m}{V}$

質量を体積で割ったものです。SI単位はkg/m³です。イギリス単位系ではslugs/ft³ですが（実際にはlbm/ft³が一般的です）。

比重

$SG = \frac{\rho_{\text{substance}}}{\rho_{\text{H}_2\text{O}}}$

SGは無次元のため、SI単位系とイギリス単位系でその値は同じです。固体や液体の場合、基準は水です。気体の場合、基準は通常NTP（20 °C、1 atm）における乾燥空気であり、$\rho_{\text{air}} \approx 1.204\;\text{kg/m}^3$です。

単位体積重量

$\gamma = \rho \cdot g$

ここで、$g$ = 9.807 m/s²（SI）または32.174 ft/s²（イギリス単位系）です。

比体積

比体積は密度の逆数です：

$\nu = \frac{1}{\rho}$

SI単位はm³/kgです。イギリス工学単位系では、密度がslugs/ft³の場合はft³/slugと表されることがあります。

変数

単位変換

• 1スラグ = 32.174 lbm = 14.594 kg
• 1 kg = 2.2046 lbm = 6.852 × 10⁻²スラグ
• 4 °Cの水：1000 kg/m³ = 1.940 slugs/ft³ = 62.4 lb/ft³

一般的な物質の比重

一般的な材料の比重量

復元された元のソーステーブル

以下のテーブルは、完全な参照データを保存するために元のソースページから復元されています。

一般的な物質の比重

比重 共通材料

エンジニアリングノート

• 質量と重量: 密度は 質量 (kg, slugs) を使用し、比重は 力 (N, lbf) を使用します。ポンド質量 (lbm) とポンド力 (lbf) を混同することは、インペリアル計算でよくあるエラーの原因です。
• 温度依存性: 密度は温度によって変化します。水は4 °Cで 最大 密度に達する例外です。SGまたは密度を報告する際は、常に基準温度を明記してください。
• 圧力依存性: 液体と固体では効果は小さいです。気体では、密度は圧力に強く依存します — 理想気体の法則 ($\rho = p / (R\,T)$) または必要に応じて実在気体モデルを使用してください。
• 液体のSG: SGの値は密度（g/mLまたはMg/m³）と等しいため、単位換算なしで密度を迅速に推定する方法を提供します。
• 複合材と合金: 表に示されたSGの値は純粋な材料のものです。合金、ポリマー、複合材は組成や加工によって異なります。

参考文献

• Engineering ToolBox — 密度、比重および比重