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密度と比重

この節での特訓内容
1.密度とは
2.比重とは

この節では 密度と比重の特訓を行う。
第4類危険物は水より軽いものが多く、その蒸気は空気より重い。
それらを取扱うためにこの節で特訓する密度および比重を理解することが重要となる。
では特訓開始。


1.密度とは

物質1cm3当りの質量のこと。 式はで表すと

密度(g/cm ³) = 物質の質量(g) ÷ 物質の体積(cm³)

となる。

ちなみに水は、1気圧4℃のとき体積が最も小さく密度は最も大きくなる

※氷になるちょっと手前の状態。
水 → 体積1cm³の質量が1gになり、密度は1g/cm³になるぞ。


2.比重とは

1.液比重。

固体や液体の場合、その質量を同体積の1気圧4℃の水の質量と比較する。

その割合を比重(液比重)という。

1気圧4℃の水1cm3の質量は1gとなり比重は1となるのだ。

※「水 = 比重1」 これが他の物質との比重を比較するときの基準となる。

体のさを較するから「液比重」というのだ。

液比重のイメージ
ガソリンの方が液比重が小さい=水に浮く
二硫化炭素の方が液比重が大きい=水に沈む
解説 ○物質の比重が水より小さい場合は水に浮く。
ほとんどの第4類危険物は水より軽いので水に浮かぶのだ。

○水溶性の物質 例えばアルコール類などは水に溶けてしまうので、浮く浮かないの概念はないので注意するのだ。


2.蒸気比重。

気体や蒸気の比重は0℃1気圧における空気の重さを1として他の物質と比較する。

また 気体は同じ温度・圧力において同体積に含まれる分子の数は同じになる。

そのため気体の比重は気体の分子量(原子量の和)と空気の平均分子量との割合に等しくなる。

式は
○蒸気(気体)比重 = 蒸気(気体)の質量(g) ÷ 同体積の空気の重さ(g)

○蒸気(気体)比重 = 蒸気(気体)の分子量  ÷ 空気の平均分子量 の2つとなる。
(上が「質量」で表した式、下が「分子量」で表した式。どちらも同じである)

間単に言うと、各物質の分子量と空気の分子量のどちらが多いかということが分かればよいと言うこと。

そしてその比重が1より大きければ空気より重く、小さければ空気より軽いということになる。

下図で実際に分子量を求めて比重を比べてみよう。

蒸気比重イメージ
分子量の解説

○空気の分子量は 約28.8。(※空気は酸素や窒素の混合気体)

○二酸化炭素(CO2)の分子量はCO2を分解すると
 Cが12、Oが16×2個で32。
 12+32で「44」が二酸化炭素の分子量になる。
 
では比較してみよう。
 空気が約「28.8」、二酸化炭素が約「44」になるので
 44÷28.8≒1.528となる。
 比重が「1」以上になるので当然二酸化炭素の方が重たくなる。
 ※上図二酸化炭素比重は正確な比重例(1.529)で表記。
 ※分子量や原子量は本試験で提示されるので特に覚える必要はない。



教官から一言
この節では密度と比重について特訓したが、特に比重においては危険物の消火方法と密接に関係する重要事項となるので確実に理解する必要がある。
ここで密度と比重を特訓する理由として

①危険物が水に浮くか浮かないかを判断する方法を理解する。

②危険物が気化したとき、その蒸気が空気中を上昇するか下降するかを判断する方法を理解する。

以上の2つを理解するためだ。
なぜこの2つの理解が必要なのか具体的なことは割愛するが、他節「消火方法」でこの節の理解が必要となるとだけ言っておこう。
ちなみに分子量については後節「原子と分子」で詳しく特訓する。


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本試験要点チェック ~理解度を確認するのだ~

密度と比重について、以下の質問(または空欄)に答えよ。答えは問題文をクリック

密度の定義を答えよ。

物質1cm当たりの質量(g)のこと

水は1気圧[ ]℃のとき、密度が一番[ ]くなる。

水は1気圧4℃のとき、密度が一番大きくなる。

[ ]とは、物質が固体や液体の場合、その物質の質量を同体積の1気圧4℃の水との質量と比較したときの割合のことである。

比重(液比重)

※液比重:「物質と水」との比較。

[ ]とは、物質が気体や水蒸気の場合、その物質と空気(0℃1気圧)との質量を比較したときの割合のことである。

蒸気比重

※蒸気比重:「物質と空気」との比較

ガソリンの比重(液比重)は0.65~0.75であり、水より[ ]い。

ガソリンの比重(液比重)は0.65~0.75であり、水より軽い

※割合→「水1」:「ガソリン0.65~0.75」。液体は水に浮きます。

ガソリンの蒸気比重は3~4であり、空気より[ ]い。

ガソリンの蒸気比重は3~4であり、空気より重い

※割合→「空気1」:「ガソリン3~4」。蒸気は地面を漂います。