密度計算機

密度は質量を体積で割った値です

密度(ρ、ロー)は、同じ体積にどれだけの質量が入っているかを表します。式は密度 = 質量 ÷ 体積で、質量 67.5 g の金属のかたまりの体積が 25 cm³ なら、密度は 67.5 ÷ 25 = 2.7 g/cm³ です。この値はアルミニウム(2.70 g/cm³)と同じなので、そのかたまりはアルミニウムである可能性が高いといえます。

上の計算機は、質量・体積・密度の 3 つの欄のうち「求める値」に選んだ欄を、残りの 2 欄から計算します。求める値の欄に直接数字を入力すると、いちばん前に編集した欄が新しい求める値になります。欄ごとに単位を選べるので、kg と mL のように単位が混ざっていてもそのまま入力できます。結果の下のビーカーの図は、選んだ液体に入れたときに浮くかどうかと沈む割合を、はしごの図は密度が近い物質を示します。

密度を計算する場面

密度は大きさに関係なく物質ごとにほぼ決まった値なので、質量と体積の両方がかかわるさまざまな場面で使われます。代表的なものは次のとおりです。

• 何でできているかを推定するとき: 理科の実験で金属片や石の質量と体積を測って密度を求め、物質表と見比べて材料を推定します。はしごに表示される差(%)が小さいほど、その物質である可能性が高くなります。
• 体積から質量を、質量から体積を見積もるとき: 寸法はわかっても重さがわからない鋼板やコンクリート、あるいは重さで売買する液体が何リットルかを知りたいときに、密度を掛けたり割ったりします。
• 浮くか沈むかを知りたいとき: 物体の平均密度が液体より小さければ浮き、その割合だけ沈みます。氷や氷山、油が水に浮く理由も同じです。
• 液体の濃さを見るとき: 砂糖水や食塩水のように何かが溶けた液体は、溶けた量が多いほど密度が大きくなります。同じ体積で測った密度を比べれば、濃度の違いの見当がつきます。

計算機の使い方

1. 「求める値」で密度・質量・体積のどれかを選びます。最初は密度が選ばれています。
2. 残りの 2 欄に数字を入力し、欄の右側で単位を選びます。密度は欄の下の「物質の密度を選ぶ」から物質を選んで入力することもできます。
3. 体積がわからないときは、体積欄の下で「水位の差から」「直方体の寸法から」「円柱の寸法から」「球の直径から」のいずれかを選び、表示された欄を埋めます。液体のように容器に入れて測る場合は、質量欄の下で「容器ごとの測定値 − 空の容器」を選びます。
4. 結果の帯で、値・式・ほかの単位での値を確認します。丸めた値には「≈」が付き、有効数字は 3・4・6 桁から選べます。
5. ビーカーの上のボタンで液体を切り替えられ、はしごの物質を押すとその密度が密度欄に入ります。「リンクをコピー」は、いまの入力を含むアドレスをコピーします。

質量・体積・密度を互いに求める式

密度・質量・体積は 1 つの式で結ばれているので、2 つの値がわかれば残りの 1 つが決まります。

• 密度: ρ = m ÷ V(例: 89.3 g ÷ 10 cm³ = 8.93 g/cm³)
• 質量: m = ρ × V(例: 7.874 g/cm³ × 1,000,000 cm³ = 7,874,000 g = 7,874 kg)
• 体積: V = m ÷ ρ(例: 1,000 g ÷ 0.91672 g/cm³ ≈ 1,090.8 cm³ ≈ 1.091 L)

単位が混ざっているときは、まず質量を g、体積を cm³ にそろえて計算し、最後に希望の密度の単位へ換算します。1 mL は 1 cm³ とまったく同じ、1 L は 1,000 cm³、1 m³ は 1,000,000 cm³ です。そのため g/cm³・g/mL・kg/L は数値が同じで、kg/m³ と g/L はその 1,000 倍になります。ヤード・ポンド法の単位には、米国国立標準技術研究所(NIST)の定義値を使います: 1 lb = 453.592 37 g、1 oz = 1/16 lb、1 in = 2.54 cm、1 US gal = 231 in³ = 128 US fl oz。

質量と体積の測り方

質量: はかりで測り、液体は容器の重さを引きます

固体はそのままはかりにのせて測ります。液体は、先に空の容器の質量を測り、液体を入れてからもう一度測って、その差を液体の質量とします。計算機の「容器ごとの測定値 − 空の容器」がこの方法です。たとえば空の容器が 50 g で、グリセリン 100 mL を入れて 176.1 g なら、質量は 126.1 g、密度は 1.261 g/cm³ です。はかりに風袋引き(容器の重さを引く機能)があれば、その値をそのまま質量欄に入力してもかまいません。

体積: 形が整っていれば寸法から、そうでなければ水位から

• 直方体: 縦 × 横 × 高さ。5 cm × 2 cm × 1 cm のブロックは 10 cm³ です。
• 円柱: π × (直径 ÷ 2)² × 高さ。直径 2 cm、高さ 5 cm の棒は約 15.71 cm³ です。
• 球: π × 直径³ ÷ 6。直径 3 cm の球は約 14.14 cm³ です。
• 形が不規則な物体: メスシリンダーに水を入れて入れる前の目盛りを読み、物体を完全に沈めてもう一度読みます。上がった分が体積です(1 mL = 1 cm³)。水に溶ける物体や、水を吸う物体には使えません。

小さな物体は、メスシリンダーの目盛りの間隔より体積が小さいため、誤差が大きくなります。その場合は、水を入れたコップをはかりにのせて表示をゼロにし、物体を糸でつるして底や壁に触れないように完全に沈める方法があります。はかりの増えた値は物体が押しのけた水の質量なので、その g の値を水の密度(20 °C で 0.998207 g/cm³)で割れば体積(cm³)になります。計算機では、この体積を体積欄に直接入力してください。

物質別の密度表

下の値は、計算機の「物質の密度を選ぶ」とはしごに使っている値です。元素は米国国立衛生研究所(NIH)の PubChem 周期表に載っている値で、この表には基準温度が別に書かれていません。同じ物質でも温度・結晶構造・純度によって値が少しずつ変わるため、比較には小数第 2 位程度までを使うのが安全です。

空気の密度は、1 気圧(101,325 Pa)・20 °C で理想気体の式 ρ = p × M ÷ (R × T) を使って計算しました。乾燥空気のモル質量 M は 1976 年米国標準大気の 28.9644 g/mol、気体定数 R は 8.314 462 618 J/(mol·K) で、結果は約 1.204 kg/m³ です。鉄は純鉄の値なので、炭素を含む鋼とは少し異なることがあります。

浮くか沈むか: 沈む割合の求め方

液体に入れた物体は、自分が押しのけた液体の重さと同じだけの力で上に支えられます(アルキメデスの原理)。そのため、物体の平均密度が液体より小さければ浮き、浮いた物体は物体の密度 ÷ 液体の密度に相当する体積が沈んだ状態で止まります。逆に物体のほうが重ければ沈み、液体の中では空気中の重さの (1 − 液体の密度 ÷ 物体の密度) 倍に軽く感じられます。

オリーブ油は物体ではなく液体ですが、水と混ざらずに上に浮く層の厚さの割合も同じ式で見られるため、あわせて載せました。水銀は鉄や鉛まで浮かせるほど重いものの、金は水銀の 1.42 倍の重さがあるので沈みます。船や救命胴衣は、材料そのものが水より重くても内部に空気を含み、全体を合わせた平均密度が水より小さいために浮きます。

水の密度は温度で変わります

水を基準に比べるときは、何 °C の水なのかを確かめる必要があります。Tanaka ら(2001)が計量分野での使用を推奨した式で計算すると、空気が溶けていない純粋な水は 1 気圧で約 3.98 °C のときに最も重く、それより冷たくても温かくても軽くなります。そのため 1 g/cm³ は近似値で、0〜30 °C では小数第 2 位までしか合いません(20 °C での差は約 0.18%)。この計算機の比重は、最も重い水(0.999975 g/cm³)を 1 としています。

間違えやすい点

• 単位をそろえずに割る: 2 kg ÷ 500 mL を 2 ÷ 500 = 0.004 とするのは誤りです。2,000 g ÷ 500 cm³ = 4 g/cm³ となります。
• kg/m³ と g/cm³ を混ぜて比べる: 水の 998 kg/m³ とアルミニウムの 2.7 g/cm³ を、数字だけで比べてはいけません。同じ単位にそろえると 0.998 と 2.7 です。
• 重さと質量を同じとみなして水中で測る: 水に沈めたままはかりで測った値は、浮力の分だけ軽くなっているので質量ではありません。
• 気泡と吸水: 水位で測るとき、表面についた気泡は体積を大きく、木材やスポンジのように水を吸う物体は体積を小さくします。
• 測定より多い桁数で書く: 67.5 g(有効数字 3 桁)と 25 cm³(2 桁)から求めた密度は、2.7 g/cm³ のように、測定値のうち少ないほうの桁数に合わせて書くのが慣例です。計算機の有効数字ボタンで桁数を選べます。

限界と注意

• 計算結果は物体全体の平均密度です。中が空洞の物体、穴の多い物体、複数の材料を貼り合わせた物体は、材料 1 つの密度とは異なる値になります。
• 密度が同じ物質は複数あるため、密度だけでは物質を確定できません。金(19.282)とタングステン(19.3)が代表例です。
• 物質表と液体の密度は代表値です。温度・圧力・純度・合金の比率によって実際の値は変わり、気体は温度と圧力で大きく変わります。
• ビーカーの図は、表面張力、物体の形や傾き、液体どうしが混ざる現象を考慮せず、密度の比だけで描いています。海水は 1.025 g/cm³ と仮定しました。
• 入力した値はこのブラウザの中だけで計算し、サーバーには送信しません。

基準：単位の換算係数は NIST Handbook 44(2026)付録 C の定義値、水の密度式は Tanaka ほか(2001)です。物質の密度は PubChem・IAPWS・Codex・NOAA の資料を 2026年10月20日に確認しました。

出典

• 01PubChem, Periodic Table of Elements米国国立衛生研究所(NIH)。元素の密度(周期表 CSV の Density 列)
• 02PubChem, Ethanol (CID 702)0.7893 g/cm³ at 20 °C(CRC Handbook, HSDB)。グリセロール CID 753・塩化ナトリウム CID 5234・ショ糖 CID 5988 も同じ形式で確認
• 03Tanaka M. ほか, Recommended table for the density of water between 0 °C and 40 °C based on recent experimental reports, Metrologia 38 (2001) 301–309水の密度の式と定数(a5 = 999.974 950 kg/m³)
• 04IAPWS R10-06(2009), Equation of State 2006 for H₂O Ice Ih表 6: 1 気圧の融点における氷の密度 916.721 kg/m³
• 05Codex Alimentarius, Standard for Olive Oils and Olive Pomace Oils (CXS 33-1981)相対密度(20 °C/20 °C の水)0.910〜0.916
• 06NOAA NCEI, World Ocean Database 2018 notes換算に使う海水の密度 1025 kg/m³
• 07NIST Handbook 44 (2026) Appendix C, General Tables of Units of Measurement1 lb = 453.592 37 g、1 oz = 28.349 523 125 g、1 in = 2.54 cm、1 gal = 231 in³ = 128 fl oz(正確な値)
• 08U.S. Standard Atmosphere, 1976 (NASA-TM-X-74335)乾燥空気のモル質量 28.9644 g/mol
• 09NIST CODATA, molar gas constantR = 8.314 462 618 J/(mol·K)、正確な値

よくある質問

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