密度の公式と水、氷、金属の密度(浮く、沈むの問題)

密度とは、物質 1cm³ あたりの質量 g のこと。

密度の公式

密度(g/cm³)=質量(g)÷体積(cm³)

密度の単位に注意。質量と体積の単位は一般的に g と cm³ を使う。密度の単位は日本語でグラム毎立法センチメートルという。

密度の比較

鉄は体積のわりに重く、発泡スチロールは体積のわりに軽い。

鉄は発泡スチロールより密度が大きいため、同じ体積では発泡スチロールより鉄のほうが重いと感じる。下はこれまで出てきたさまざまな物質を密度の大きい順に並べたもの。

密度が大きい





亜鉛
アルミニウム

ナトリウム

カリウム
酸素
水素

密度が小さい

この世で最も密度が小さい物質は水素。

密度が大きい物質の多くは金属である。私たちの体は一見ぎっしりつまって重いように感じるが、密度は小さいほうで、だからこそ水に浮く。

水と氷の密度

水は冷えて氷になると密度が下がる。

0° の水の密度 … 約 1.00 g/cm³
0° の氷の密度 … 約 0.92 g/cm³

同じ温度であるにもかかわらず、氷は水よりもかなり軽くなっている。氷のほうが水よりも密度が小さいため、水に氷を入れると浮く。

水と水銀に物質を入れる問題

氷は水よりも密度が小さいため、氷は水に浮く。水より密度が小さいものはすべて水に浮く。

水より密度が小さいものは浮く
水より密度が大きいものは沈む

水の密度を 1.00 g/cm³ として、次の物質は浮くかだろうか、沈むだろうか。

物質 密度( g/cm³)
8
カリウム 0.9
19
アルミニウム 3
スチレン 0.9

(データは正確ではない)

解答

浮く…カリウム、スチレン

沈む…鉄、金、アルミニウム

同様に水銀の密度を 13.55 g/cm³ として、上の五つの物質は浮くだろうか、沈むだろうか。

これも同様に水銀の密度と各物質の密度を比較する。水銀に沈むものは金のみで、残りはすべて浮く。