密度とは(重要度☆☆)
密度は物質c㎥当たりの質量のことです。公式は以下のようになります。
密度(g/c㎥)=物質の質量(g)÷物質の体積(c㎥)
質量が変わらない場合、体積が減れば密度は大きくなり、体積が増えれば密度は小さくなります。このように、体積と密度は反比例します。
密度10(g/c㎥)=
質量10g÷体積1c㎥
密度2(g/c㎥)=
質量10g÷体積5c㎥
密度1(g/c㎥)=
質量10g÷体積10c㎥
たとえば、東京ドームに10人いるより、六畳の部屋に10人いるほうが人が密集してるよね。
体積=部屋の広さ、質量=人数と考えると、同じ人数(質量が同じ)でも部屋が狭い(体積が小さい)方が密度が高いと言えるんだよ!
水は1気圧、4℃のときに体積が最小になります。体積と密度は反比例の関係にあるので、体積が最小になるということは密度が最大になるということです。このときの水の密度は1g/c㎥です。
また、水の温度が4℃以下になって固体になっても、水の密度は大きくはなりません。
固体と液体の比重とは(重要度☆☆)
固体または液体の比重とは、ある物質の体積と水(1気圧、4℃)の体積が等しいとき、物質の質量が水の質量の何倍であるかを表した数値です。
比重は密度から単位を省略した数値になるので、単位はありません。
比重=物質の質量(g)÷物質と同じ体積の水の質量(g)
言い回しが難しくて分かりづらい…
ようは同じ体積の水と比べて重いのか、軽いのかを比べたのが比重だと思えばいいよ!
固体や液体の場合、水と比べて重いのか、軽いのかを比重を使って比べるよ!
水の比重は1なので、1より低ければ水より軽い、1より高ければ水より重くなるね。
液体(水=1とする)
物質 | 比重 |
水(4℃) | 1.00 |
ガソリン | 0.65~0.75 |
エタノール(20℃) | 0.8 |
ベンゼン(20℃) | 0.9 |
クロロベンゼン(20℃) | 1.1 |
二硫化炭素(0℃) | 1.3 |
固体(水=1とする)
物質 | 比重 |
氷(0℃) | 0.917 |
ピクリン酸 | 1.8 |
黄りん | 1.82 |
塩素酸カリウム | 2.3 |
比重が水よりも大きい場合、水より重いから、水の中に入れると沈むんだよ!
たとえば、二硫化炭素の比重は1.3だから同じ体積の水より1.3倍重くて水に入れると沈む。
逆に、ガソリンの比重は水より小さいから水に浮くことになるね!
気体の蒸気比重(重要度☆☆)
気体の蒸気比重とは、ある物質の体積と空気(1気圧、0℃)の体積が等しいとき、物質の質量が空気の質量の何倍であるかを表した数値です。
気体は、固体や液体と比べて軽いので、密度はc㎥当たりではなく、1ℓ(1,000c㎥)当たりの質量で表されます。
蒸気比重=蒸気の質量(g)÷蒸気と同じ体積の空気の質量(g)
これも難しく書いてあるけど、ようは気体の場合、空気より重いか軽いかを蒸気比重を使って比べるってことだね!
気体(空気=1とする)
物質 | 比重 |
空気 | 1.00 |
一酸化炭素 | 0.97 |
プロパンガス | 1.5 |
二酸化炭素(炭酸ガス) | 1.53 |
エタノール(蒸気) | 1.6 |
亜硫酸ガス | 2.26 |
ガソリン(蒸気) | 3~4 |
比重が空気よりも大きい場合、空気より重いから、低い場所にとどまることになるよ。
たとえば、ガソリンは蒸気比重が1大きいから、低い場所にとどまる。
逆に、一酸化炭素は蒸気比重が1より小さいから、高い場所にとどまる。
火事のとき一酸化炭素中毒を防ぐために姿勢を低くするのは、一酸化炭素が空気より軽くて高い場所にとどまるからなんだ!
ガソリンは液体のときは水より軽くて浮くのに、気体になると空気より重くて低い場所にとどまるんですね!
そうなんだよ!
危険物の扱い方は、水や空気より重いか軽いかで変わるから、ガソリンの比重が液体のときと気体のときで変わるのは要注意だね!
本試験で狙われるポイント
水は1気圧、4℃で体積が最小、密度は最大になる(1g/c㎥)。
液体と固体の場合、1気圧・4℃の水の比重である1より大きければ水に沈み、小さければ水に浮く。
気体の場合、1気圧・0℃の空気の蒸気比重である1より大きければ低い場所にとどまり、小さければ高い場所にとどまる。
ガソリンは液体のとき水より比重が小さくて軽いので水に浮くが、気体のときは空気より比重が大きく重いので低い場所にとどまる。
練習問題
問題 密度と比重について、適切な記述は次のうちどれか。
(1)水は1気圧、4℃のときに体積が最大となる。
(2)ガソリンが水に浮くのは、水に不溶で、かつ比重が水より小さいからである。
(3)ガソリンの蒸気比重は3~4なので、密閉した部屋の中では高い場所に溜まる。
(4)水が凝固して氷になると比重が大きくなる。
(5)プロパンガスは室内では高い場所に溜まる。
解答 (2)
(1)水は1気圧4℃のときに体積は最小になります。最大になるのは密度です。
(3)蒸気比重が1より大きい場合、空気より重いので低い場所に溜まります。
(4)水が凝固して氷になると比重が小さくなります。
(5)プロパンガスの蒸気比重は1.5で空気より重いので、低い場所に溜まります。