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密度が大きいとどうなる？体積・質量との関係・建築材料の密度比較

この記事の要点

密度とは、単位体積あたりの質量のことです。密度が大きいほど、同じ体積でも重くなります。

建築材料の密度は、コンクリートが約2,300kg/m³、鋼が約7,850kg/m³、アルミが約2,700kg/m³です。自重計算では、密度（または単位体積重量）に体積をかけて重量を求めます。

密度は同体積あたりの質量の大きさを表し、材料選定や荷重計算の基礎となる重要な値です。

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密度（みつど）が大きいと物質Aと小さい物質Bを比較したとき、体積が一定の場合、密度の大きい物質Aの方が質量は大きく（重く）なります。

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密度が大きいとどうなる？体積、質量との関係

鋼の密度は7.85g/cm³、水の密度は1.0g/cm³です。

両方とも体積が1.0 cm³のとき、鋼の質量は7.85g、水の質量は1.0gになります。

鋼の方が密度が大きいため、質量も大きいですね。

今回は密度が大きい、の意味と体積、質量の関係、小さいと高いの意味について説明します。密度、体積、質量の意味は下記が参考になります。

密度とは？意味・求め方と比重との違い・単位（ρ）と水・空気の密度一覧（建築材料）

体積と重量の違いは？1分でわかる重量の計算、比重との違い、鉄の重量換算

水の質量は？1分でわかる意味、求め方、体積から質量の換算法

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密度が大きいとどうなる？体積、質量との関係

密度（みつど）が大きいと、質量も大きくなります。下図をみてください。密度の大きい物質を用いた物体Aと、密度の小さい物質を用いた物体Bを並べました。

図　密度が大きいとどうなる？

AとBの体積は同じと考えます。物体の質量＝密度×体積で計算できるので、密度の大きなAの方が質量も大きくなるのです。

逆に言えば、密度が大きくても体積が小さければ「質量は小さい」のです。密度、体積、質量は相互に関係した値です。下図に関係図を示します。

密度と体積の関係

密度と体積、質量の関係は下記も参考になります。

密度とは？意味・求め方と比重との違い・単位（ρ）と水・空気の密度一覧（建築材料）

体積と重量の違いは？1分でわかる重量の計算、比重との違い、鉄の重量換算

水の質量は？1分でわかる意味、求め方、体積から質量の換算法

密度の大きい、小さい、高いの意味

密度は「高い」とは言いません。密度の値は「大きい」あるいは「小さい」といいます。例を示します。下記の２つの密度を比較すると、AはBより密度が小さい、BはAより密度が大きいというのです。

A　密度＝1.0g/cm³

B　密度＝3.0g/cm³

密度が高い、小さい、の意味は下記も参考にしてください。

密度の値は高い、大きいのどちらを使う？1分でわかる使い方、意味、濃いとの関係、使い分け

密度が小さい・大きいとは？意味の違いと水に浮く理由を解説

密度が大きいとなぜ沈む？

水中では物体に浮力（ふりょく）が生じます。※浮力の詳細は下記をご覧ください。

浮力とは？建築基礎への影響と浮き上がり検討の考え方

浮力は物体に作用する上向きの力です。一方、物体には下向きの力として重力が作用します。物体の密度が大きいほど、物体に作用する重力が大きくなります。重力＞浮力の関係のとき、物体は沈みます。

つまり密度の大きい方が、水中で沈む可能性があるのです。詳細は下記もご覧ください。

水に浮く素材とは？密度1g/cm³の法則と建築材料の浮き沈み一覧

密度の大きな物質

下記をみてください。建築に使う物質（材料）の密度を大きい順に並べました。

鋼　⇒　7.85g/cm³

コンクリート　⇒　2.3g/cm³

土　⇒　1.3～2.0g/cm³

水　⇒　1.0g/cm³

水、雪の密度は下記も参考になります。

水の密度は？1分でわかる値、単位とg/cm3、4℃での密度

雪の密度は？1分でわかる密度、建築基準法との関係、積雪荷重の計算

混同しやすい用語

比重

水の密度（1g/cm3）を基準とした無次元の値で、数値上は密度（g/cm3）と同じになりますが、単位をもたない点が異なります。

密度が大きい物質は比重も大きく、水より沈みやすいという関係があります。

浮力

水中の物体に上向きに働く力です。

密度の大きな物は重力が浮力を上回るため沈み、密度の小さな物は浮力が重力を上回るため浮きます。

密度と混同しやすいですが、浮力は「力（N）」、密度は「質量÷体積（g/cm3）」です。

単位体積重量

体積1m3あたりの重量（kN/m3）で、密度×重力加速度で求めます。

密度が同じでも重力加速度を掛けて単位を変換する必要があり、密度そのものと混同しないよう注意が必要です。

密度が大きいとどうなるかを整理した表を示します。

項目	内容	備考
密度が大きい場合	質量が大きくなる（重くなる）	体積が同じ場合
密度が小さい場合	質量が小さくなる（軽くなる）	体積が同じ場合
関係式	質量＝密度×体積	体積が変わると質量も変わる