今回は単位が重要になる「質量・体積・密度」について勉強していこう。

そもそもの違いや単位の書き方・変換方法を知らないと余計に難しく感じるでしょう。これまでの解説でも頻繁に出てきたワードですね。

今回はそのおさらいをしていこう。さあ、化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していきます。

ライター/Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

1.質量は物質の動きにくさの度合い

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質量とは物体そのものの重さをいったほうがわかりやすいかもしれませんね。しかし本質は、物質の動きにくさの度合い、物体にはたらく慣性の大きさを意味しています。

例えば、小さなボールは簡単に転がすことができますが、大きなトラックはいくら押しても動かすのが難しいでしょう。物質の動きにくさの度合いを考えたとき、質量が小さいほど動かしやすく、質量が大きいほど動かしにくい。こう考えることができますね。ただし、小さいから質量も小さいかどうかはわからないというのが面白いところです。これについて興味がある人は、ぜひ「ブラックホール」について調べてみてくださいね。

1-1.質量と重量、重さの違いは?

質量と似た言葉に重量と重さがあります。質量も重量も重さでしょ?と思うかもしれませんが、実はそれぞれ意味するものが異なるのです。

まず質量というのは物体そのものの量を示します。つまり、それが水の中であろうと、宇宙であろうと、質量自体は変化しないものと考えましょう。単位は皆さんもよく知っているキログラム kg やトン t です。

次に重量というのは、物体にがたらく重力の大きさを指しています。月の重力が地球の6分の1ということは知っていますか?これは、体重60kgの人が月では10kgになってしまうということです。重量というのは環境によって変わってしまうものではありますが、当然私たちは地球で生活をしているのですから、重量も質量も同じと考えてしまうのは無理もありませんね。重量の単位は重力の大きさですからニュートン N です。これは質量に重力加速度をかけた単位ですが、質量の単位を用いて kg重 とする場合もあります。

そして重さも重量と同じく、重力の大きさを意味する言葉だということを覚えておきましょう。

1-2.体重計で量るのは質量?重量?

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少しややこしい話になりますが、頭の中を整理して聞いてくださいね。

もしあなたが地球の至る所で体重を量ることができたとしたら、きっとどこで量っても変わりないはずですよね。もちろん試すのは難しいですが、もしもの話です。つまり、体重が意味するのは質量ということになりますね。

しかし実際にはそうではありません。日本国内でも北と南では100kgの人では100g以上の差が出てきてしまいます。これは地球の自転による遠心力がはたらくために緯度によって重力加速度に変化が生じるからです。

重力加速度によって変化するのは質量ではなく重量でしたね。つまり、体重計は重量を計測し、質量に換算することで体重として表示しているのです。より正確な質量を計測するため、重力加速度の差を補正するための地域設定機能を備えた体重計も販売されているんですよ。

ということで、体重計で量るのは重量(重量を換算することで質量を求めている)が正解でした。

2.体積は3次元の広がり

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体積は縦×横×高さで求められるアレですよね。縦×横という平面で2次元の世界に、高さという軸が加わることで3次元の立体になります。この立体の大きさを見るものと考えてもいいでしょう。質量は見た目では判断できませんが、体積は見た目に比例します。大きいものは体積が大きいし、小さいものは体積が小さいといえるのです。もちろん、それが重いか軽いかは別の話しですよね。

単位はややこしく、立方センチメートル wp_3 やリットル L、シーシー cc など様々です。ここでは基礎知識として 1wp_3 = 1mL= 1cc と覚えておくのがいいでしょう。

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2-1.体積と容積・容量の違いは?

体積と容積・容量はほぼ同じものと考えてもいいでしょう。しかし、「容」という字がついていることからもわかるように、容積や容量はある容器あたりの体積と考えることができます。指定された容器に入る量を考える場合に容積・容量とする場合があると覚えておきましょう。

3.密度は混み具合

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密度は簡単にいえば混み具合を表す指標です。人口密度という言葉がありますが、これは一定の面積にどれだけの人がいるかを示したものですよね。密度が高ければそれだけ密集している状態であることがわかります。

科学分野においての密度は、ある一定の体積当たりの質量のことです。これは質量÷体積で算出されるため、単位も質量の単位/体積の単位となります。

質量は見た目では判断できず、体積は見た目そのままであるとお話しましたね。この密度は物体そのものはわからなくても、イメージするのに役立ちます。つまり、密度が小さければ体積は大きくて質量が小さいもの(膨らませた風船など)、その反対に密度が大きければ体積は小さいけれど質量が大きいもの(鉄球など)を連想することができますよね。

4.単位の変換

4.単位の変換

image by Study-Z編集部

まずは基本のキロやミリ、センチといった接頭語に当たる部分を復習しておきましょう。ミリリットルからリットルのように単位を変える方法として使用するものです。

例えば、500mLは書き換えると 500×1/1000Lとなります。この数字の部分を計算するので、答えは0.5Lですね。

ではここで1問解いてみましょう。0.5gは何mgでしょうか。

このように考えてみましょう。

0.5g = 0.5×1g = 0.5×(1000×1/1000)g = 0.5×1000mg = 500mg

グラムは質量の単位ですから、それ以外の部分で数を合わせるための求め方です。小数や分数が混ざると少し難しい気がするかもしれませんが、こう考えるのもいいでしょう。

0.5g:Xmg=1g:1000mg

このように比の関係からも同様に求めることができます。それぞれの条件をよく見て計算を進めるようにしたいですね。

4-1.体積の単位換算は要注意

質量について理解できたところで、体積についても考えてみましょう。

1000wp_3 が何m3 になるか、計算してみてください。センチは1/100なので、10m3 と考えませんでしたか?それは残念ながら間違いです。

この場合、1000wp_3 = 1000×1/100m×1/100m×1/100m なので 0.001m3 が正解ですから、引っかからないようにしたいですね。

4-2.密度の計算は質量÷体積

密度の計算は問題によってどの単位で求めるべきか、また答えが割り切れない場合は小数第何位で四捨五入するのかなど、問題によって様々です。

1000kg/m3 = 1000000g/m3 = 1000000g/1000000wp_3 = 1g/wp_3

このように少しずつ分解することで単位の変換が可能になります。たくさん例題に挑戦し、解き方のコツを掴みましょう。

ワードと単位はセットで覚える!

それぞれの意味は単位と一緒に覚えておくのがいいですね。最後にもう一度まとめてみましょう。

質量:物質そのものがもつ量で、一般的にいう重さに相当する。単位は g や kg、t など。

体積:3次元的な広がりで、大きいものほど体積は大きい。単位は wp_3 や L、cc など。

密度:混み具合を表し、密集度が高いほど密度は高い。単位は 質量の単位/体積の単位 で表される。

それぞれに似たワードがあり、単位のために難しいと感じるという人も多いかもしれませんね。これは慣れの問題もありますが、それぞれがどんな状況・様子を表しているのかをイメージ化して覚えるのが暗記のコツです。数学にも共通する内容なので、しっかり覚えておきましょう。

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化学物質の状態・構成・変化理科

意味や単位をおさらい!「質量・体積・密度」について元塾講師がわかりやすく解説

今回は単位が重要になる「質量・体積・密度」について勉強していこう。

そもそもの違いや単位の書き方・変換方法を知らないと余計に難しく感じるでしょう。これまでの解説でも頻繁に出てきたワードですね。

今回はそのおさらいをしていこう。さあ、化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していきます。

ライター/Ayumi

理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。

1.質量は物質の動きにくさの度合い

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質量とは物体そのものの重さをいったほうがわかりやすいかもしれませんね。しかし本質は、物質の動きにくさの度合い、物体にはたらく慣性の大きさを意味しています。

例えば、小さなボールは簡単に転がすことができますが、大きなトラックはいくら押しても動かすのが難しいでしょう。物質の動きにくさの度合いを考えたとき、質量が小さいほど動かしやすく、質量が大きいほど動かしにくい。こう考えることができますね。ただし、小さいから質量も小さいかどうかはわからないというのが面白いところです。これについて興味がある人は、ぜひ「ブラックホール」について調べてみてくださいね。

1-1.質量と重量、重さの違いは?

質量と似た言葉に重量と重さがあります。質量も重量も重さでしょ?と思うかもしれませんが、実はそれぞれ意味するものが異なるのです。

まず質量というのは物体そのものの量を示します。つまり、それが水の中であろうと、宇宙であろうと、質量自体は変化しないものと考えましょう。単位は皆さんもよく知っているキログラム kg やトン t です。

次に重量というのは、物体にがたらく重力の大きさを指しています。月の重力が地球の6分の1ということは知っていますか?これは、体重60kgの人が月では10kgになってしまうということです。重量というのは環境によって変わってしまうものではありますが、当然私たちは地球で生活をしているのですから、重量も質量も同じと考えてしまうのは無理もありませんね。重量の単位は重力の大きさですからニュートン N です。これは質量に重力加速度をかけた単位ですが、質量の単位を用いて kg重 とする場合もあります。

そして重さも重量と同じく、重力の大きさを意味する言葉だということを覚えておきましょう。

1-2.体重計で量るのは質量?重量?

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少しややこしい話になりますが、頭の中を整理して聞いてくださいね。

もしあなたが地球の至る所で体重を量ることができたとしたら、きっとどこで量っても変わりないはずですよね。もちろん試すのは難しいですが、もしもの話です。つまり、体重が意味するのは質量ということになりますね。

しかし実際にはそうではありません。日本国内でも北と南では100kgの人では100g以上の差が出てきてしまいます。これは地球の自転による遠心力がはたらくために緯度によって重力加速度に変化が生じるからです。

重力加速度によって変化するのは質量ではなく重量でしたね。つまり、体重計は重量を計測し、質量に換算することで体重として表示しているのです。より正確な質量を計測するため、重力加速度の差を補正するための地域設定機能を備えた体重計も販売されているんですよ。

ということで、体重計で量るのは重量(重量を換算することで質量を求めている)が正解でした。

2.体積は3次元の広がり

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体積は縦×横×高さで求められるアレですよね。縦×横という平面で2次元の世界に、高さという軸が加わることで3次元の立体になります。この立体の大きさを見るものと考えてもいいでしょう。質量は見た目では判断できませんが、体積は見た目に比例します。大きいものは体積が大きいし、小さいものは体積が小さいといえるのです。もちろん、それが重いか軽いかは別の話しですよね。

単位はややこしく、立方センチメートル wp_3 やリットル L、シーシー cc など様々です。ここでは基礎知識として 1wp_3 = 1mL= 1cc と覚えておくのがいいでしょう。

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