一般小学生
まとめ
解説
密度は「質量 ÷ 体積」という計算式で算出され、一般的に単位はg/cm³(グラム毎立方センチメートル)が用いられます。液体の密度は、その液体を構成する分子の重さや、分子同士がどれだけ密に集まっているかによって決まります。同じ体積であっても、密度が大きい液体ほど重くなります。
液体の密度は、物質の種類によって異なります。例えば、水、サラダ油、食塩水を比較すると、以下のような違いがあります。
| 液体の種類 | 密度の目安 | 特徴 |
|---|---|---|
| 水 | 約1.00g/cm³ | 基準となる液体。4℃で最大密度となる |
| サラダ油 | 約0.91〜0.93g/cm³ | 水よりも密度が小さいため、水面に浮く |
| 食塩水 | 約1.01〜1.20g/cm³ | 塩が溶け込むほど、水よりも密度が大きくなる |
密度の異なる液体を混ぜ合わせた場合、混ざり合わない性質(不溶性)があれば、密度の小さい液体が上に、密度の大きい液体が下に層を作ります。また、物体を液体に入れた際、物体の密度が液体の密度よりも小さければ浮き、大きければ沈みます。
コラム
液体の密度は温度によって変化します。一般的に、温度が上がると液体の分子運動が激しくなり、体積が膨張するため、密度は小さくなります。しかし、水は例外的な性質を持っており、4℃のときに最も密度が大きく(体積が最小)なります。このため、冬の湖では表面が凍っても、底の方には4℃の密度の高い水が溜まり、魚などの生物が生存できる環境が保たれます。
計算問題では、物体が液体に浮いている場合、その物体が押しのけた液体の質量が、物体に働く浮力の大きさと等しくなる(アルキメデスの原理)ことを利用します。例えば、密度1.0g/cm³の水と密度0.8g/cm³の油では、同じ物体を浮かべた場合でも、油の方がより深く沈み込む(液面下の体積が大きくなる)ことになります。
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