水の密度と温度の関係は？1分でわかる関係性、水の密度表、4℃のとき、水の密度と単位

この記事の要点

水の密度は温度により変化します。

4℃で水の密度は最大になり、4℃より温度が上昇するにつれて密度は小さくなります。

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水の密度と温度の関係について、水の密度は温度により変化します。4℃で水の密度は最大になり、4℃より温度が上昇するにつれて密度は小さくなります。一般的に水の密度は約1.0g/cm³（厳密には0.99997）ですが、これは4℃時の水の密度です。今回は水の密度と温度の関係性、水の密度表、4℃の水の密度、水の密度の単位について説明します。水の密度、質量は下記が参考になります。

水の密度は？1分でわかる値、単位とg/cm³、4℃での密度

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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水の密度と温度の関係は？

水の密度は温度で変化します。面白い性質ですよね。下図をみてください。縦軸に密度、横軸に水の温度をとりました。

水の密度1

水の密度は4℃のとき最大となり4℃から上昇すると、水の密度は減少します。また、水の温度が0を下回ると氷になります。氷は水よりも1割程度も密度が小さいです。グラスの中に水と氷を入れると氷が浮きますよね。

水の密度は一般的に1.0g/cm³(厳密には0.99997)ですが、これは水の温度が4℃のときの密度です。水の密度の詳細は下記が参考になります。

水の密度は？1分でわかる値、単位とg/cm³、4℃での密度

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

水の密度表と温度

水の密度表と温度の関係を下図に示します。

水の密度2

4℃のとき水の密度は？

前述したように、4℃のとき水の密度は最大となります。水の密度表をみてください。4℃を1度超えても、下がっても密度は小さくなります。4℃の水の密度と、沸騰直前の99℃時の密度を比較すると、5％も密度が小さいですね。

水の密度の単位は？

水の密度の単位は

g/cm³(g・cm-3)

kg/m³

を使います。g/cm³を使えば水の密度を約1.0 g/cm³と表現できるので便利です。また1.0 g/cm³＝1000kg/m³です。kg/m³を使うと数字の桁が多くなりますね。

混同しやすい用語

水の比重

水の比重は「1」（無次元）で、4℃時の水の密度（1g/cm3）を基準として定義されます。水の密度は温度によって変化しますが、比重の基準値は4℃の密度を用いる点が重要です。

氷の密度

氷の密度は約0.9g/cm3で水（約1.0g/cm3）より小さいため、水面に浮かびます。水は固体（氷）になると体積が増加して密度が下がるという、一般的な物質とは逆の性質をもちます。

g/cm3とkg/m3

密度の単位として両方が使われますが、1g/cm3＝1000kg/m3の関係があります。水の密度を表す際、1.0g/cm3と1000kg/m3は同じ値を指しており、単位を確認しないと計算結果が大きく異なります。

試験での問われ方｜管理人の一言

水の密度と温度の関係は？に関する問題は建築士試験の構造分野で出題されます。定義と計算の両面から理解しておきましょう。

試験では密度・比重・単位体積重量の相互関係と代表的な材料の数値が問われることがあります。

「密度×重力加速度＝単位体積重量」の関係を理解し、kN/m3単位での計算に慣れておきましょう。

水の密度と温度の関係を整理した表を示します。

温度	水の密度	備考
4℃	約1.0g/cm3（最大値）	工学では1000kg/m3として使用
99℃	約0.96g/cm3	4℃比で約5%減少
0℃以下（氷）	約0.9g/cm3	体積増加・水面に浮く