化学地球大気・海洋物質の状態・構成・変化理科

空気の重さってどのくらい?重い?軽い?現役の研究者がわかりやすく解説!

よぉ、桜木建二だ。今日は空気の重さについて見ていこう!普段体感することはないが、空気にもちゃんと重さはあるんだぞ!大学で化学を学び、今も現役の研究者として活躍する化学に詳しいライターポスドクランナーと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/ポスドクランナー

大学で有機化学や合成化学、生物学について学び、化学や生物に精通している。現在も研究者として活動を続ける傍ら、市民ランナーとしても多くのマラソン大会に出場している現役のランナー。

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空気にも重さはあるの?わかりやすく解説!

image by iStockphoto

空気には窒素、酸素、二酸化炭素などが含まれ、私たち生物が生きていくために必要不可欠なものです。普段あまり感じることはありませんが、空気にも重さはあります

空気の重さは、温度や湿度によって変化しますが、標準空気(20℃、湿度65%、1気圧)で1Lの重さは、約1.28gです。これは1円玉1枚(約1g)と同じくらいの重さになります。水は1Lで1kgになるので、それと比べると空気はかなり軽いです。

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空気の重さはどうやって求めるの?

空気の重さは分子量と密度から算出できます。空気は窒素、酸素、二酸化炭素などから構成されますが、そのうち約8割が窒素、約2割が酸素、残りのわずかな部分が二酸化炭素など他の気体です。

まず、空気の分子量を求めますが、空気中の大半は窒素と酸素なので、窒素の分子量28g/molと酸素の分子量32g/molに割合をかけて足すと計算できます。

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空気の分子量=28(窒素の分子量) × 0.8 + 32 (酸素の分子量)× 0.2 =28.8

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次に空気の密度を算出します。1モルの気体の体積は常温常圧下で約22.4Lなので、22.4Lで28.8gです。なので、空気の密度は、28.8÷22.4=約1.284 g/Lになります。

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酸素は空気より重いの?

酸素の重さは約1.33g/Lなので、空気より重いです。これには分子量の違いが関係します。酸素の分子量は32で、空気の分子量の約28.8よりも大きくなるので、同じ体積あたりでは酸素の方が重くなるのです。

分子量が空気よりも小さい、水素や窒素はそれぞれ水素0.08g/L、窒素1.16g/Lと空気よりも軽くなります。一方で、二酸化炭素は分子量が56と空気よりも大きので、重さも1.84g/Lと空気よりも重くなるのです。

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空気中に浮かんでいるものは空気よりも軽いの?

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空気中に浮かんでいるものは空気よりも軽いものです。風船など空に浮かぶものには空気よりも軽い気体が入っていて、空気よりも軽いので空に浮かびます。

例えば風船によく使われるガスはヘリウムガスで空気の約7分の1の重さです。空気よりも軽いので浮力が働くので空に浮かぶことができます。

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おおよその空気の重さは約1.284 g/Lで問題ないが、厳密に計算すると1.293g/Lになるんだ。実際の空気中には二酸化炭素やアルゴンなどが含まれているからなんだ。覚えておこうな!しかし、空気にも重さがあるのになぜ、重さを感じないんだろうか?次で解説していこう!

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