比重の意味と密度との違い

  • 比重とは、同じ体積の「基準物質」と比べて何倍の重さであるか、を表す量です。
  • 比重と密度は数字だけ見るとほぼ同じですが、意味は異なります。

比重とは

比重とは、同じ体積の「基準物質」と比べて何倍の重さであるか、を表す量です。

液体や固体の比重を考えるときには「基準物質」として液体の水を使うことが多いです。

例. 油の比重が $0.8$ である
油と水を同じ体積持ってくると、油の重さは水の重さの $0.8$ 倍になるという意味です。

例. 氷の比重が $0.92$ である
氷と水を同じ体積持ってくると、氷の重さは水の重さの $0.92$ 倍になるという意味です。

比重が1より大きいか小さいか

比重が1より小さい物質は水に浮かびます。

比重が1より小さい
→ 同じ体積の水より軽い
→ 水に浮かぶ

と言えます。例えば、さきほどの例として挙げた油や氷は、比重が1より小さいので、水に浮かびます。

逆に、比重が1より大きい物質は水に入れると沈みます。

比重が1より大きい
→ 同じ体積の水より重い
→ 水に沈む

比重と密度の意味は違う

比重密度は似ていますが、意味が異なる用語です。

比重は「同じ体積の水(基準物質)と比べて何倍の重さであるか」を表します。単位はありません(無次元量です)。

密度は「単位体積あたりの重さがいくらか」を表します。単位は、$\mathrm{g/cm^3}$ などを使います。

比重と密度の値はほぼ同じ

比重密度は意味は異なりますが、実は、値はほとんど同じになります。

実際、基準物質である水の密度は、ほぼ $1\:\mathrm{g/cm^3}$ です(※)。完全に $1\:\mathrm{g/cm^3}$ であると考えれば、以下の2つは同じことを表します。

・氷の密度は $0.92\:\mathrm{g/cm^3}$ である。
・氷の重さは水の重さの $0.92$ 倍である。つまり氷の比重は $0.92$ である。

つまり、密度で表現しても比重で表現しても、$0.92$ という数字は一致します。そのため、密度から質量を求める公式
質量=体積×密度
の密度の部分を比重に変えて
質量=体積×比重
という式を使うことがあります。

意味は異なるのに、数字が一致してしまうため紛らわしいです。

※より正確には、基準物質(4℃、標準大気圧下)の密度は $0.999972\:\mathrm{g/cm^3}$ です。$1\:\mathrm{g/cm^3}$ より少しだけ小さいです。

次回は 鉄の重さの計算方法とツール(比重=7.85) を解説します。

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