密度は、ある体積にどれだけの質量が詰まっているかを測定します。羽と鉛を比較するようなものです—同じ大きさでも重さが違います。物質を特定するための重要な特性です。

• 密度 = 質量 ÷ 体積 (ρ = m/V)
• 密度が高い = 同じ大きさで重い
• 水：1000 kg/m³ = 1 g/cm³
• 浮くか沈むかを決定する

比重 = 水に対する密度。無次元比。SG = 1は水と同じことを意味します。SG < 1は浮き、SG > 1は沈みます。

• SG = ρ_物質 / ρ_水
• SG = 1：水と同じ
• SG < 1：浮く（油、木材）
• SG > 1：沈む（金属）

密度は温度によって変化します！気体：非常に敏感。液体：わずかな変化。水の最大密度は4°Cです。常に条件を明記してください。

• 温度↑ → 密度↓
• 水：最大密度は4°C（997 kg/m³）
• 気体は圧力/温度に敏感
• 標準：20°C、1気圧

kg/m³がSI標準です。g/cm³は非常によく使われます（=水のSG）。g/Lは溶液用です。すべて10のべき乗で関連しています。

• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 g/mL = 1 g/cm³ = 1 kg/L
• 1 t/m³ = 1000 kg/m³
• g/L = kg/m³（数値的に）

lb/ft³が最も一般的です。lb/in³は高密度材料用です。lb/galは液体用です（米国ガロン ≠ 英国ガロン！）。pcf = lb/ft³は建設業界で使われます。

• 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
• 米国ガロン ≠ 英国ガロン（20%の差）
• lb/in³は金属用
• 水：62.4 lb/ft³

APIは石油用。ブリックスは砂糖用。プラトンは醸造用。ボーメは化学薬品用。非線形変換です！

• API：石油（10-50°）
• ブリックス：砂糖/ワイン（0-30°）
• プラトン：ビール（10-20°）
• ボーメ：化学薬品

ρ = m/V。2つを知っていれば、3つ目を見つけられます。m = ρV、V = m/ρ。線形関係です。

• ρ = m / V
• m = ρ × V
• V = m / ρ
• 単位は一致させる必要があります

アルキメデス：浮力 = 押しのけられた流体の重さ。ρ_物体 < ρ_流体なら浮きます。氷山や船を説明します。

• ρ_物体 < ρ_流体なら浮く
• 浮力 = ρ_流体 × V × g
• 水没率% = ρ_物体/ρ_流体
• 氷は浮く：917 < 1000 kg/m³

密度は原子質量と充填から生じます。オスミウム：最も高密度（22,590 kg/m³）。水素：最も軽い気体（0.09 kg/m³）。

• 原子質量が重要
• 結晶充填
• 金属：高密度
• 気体：低密度

• 水は1：g/cm³ = g/mL = kg/L = SG（すべて水に対して1に等しい）
• 1000を掛ける：g/cm³ × 1000 = kg/m³（1 g/cm³ = 1000 kg/m³）
• 16の法則：lb/ft³ × 16 ≈ kg/m³（1 lb/ft³ ≈ 16.018 kg/m³）
• SGからkg/m³へ：単に1000を掛ける（SG 0.8 = 800 kg/m³）
• 浮遊テスト：SG < 1は浮き、SG > 1は沈み、SG = 1は中性浮力
• 氷の法則：917 kg/m³ = 0.917 SG → 浮いているときに91.7%が水没

• g/cm³ ≠ g/m³！1,000,000倍の違い。常に単位を確認してください！
• 温度は重要です：水は4°Cで1000、20°Cで997、100°Cで958
• 米国ガロン vs 英国ガロン：20%の違いがlb/gal変換に影響します（119.8 vs 99.8 kg/m³）
• SGは無次元です：単位を追加しないでください。SG × 1000 = kg/m³（その後単位を追加）
• API比重は逆です：APIが高い = オイルが軽い（密度の反対）
• 気体の密度はP&Tによって変化します：条件を明記するか、理想気体の状態方程式を使用する必要があります

密度による材料選択。鋼（7850）は強く重い。アルミニウム（2700）は軽い。コンクリート（2400）は構造物用。

• 鋼：7850 kg/m³
• アルミニウム：2700 kg/m³
• コンクリート：2400 kg/m³
• フォーム：30-100 kg/m³

API比重はオイルを分類します。品質のための比重。密度は混合、分離、価格設定に影響します。

• API > 31.1：軽質原油
• API < 22.3：重質原油
• ガソリン：~720 kg/m³
• ディーゼル：~832 kg/m³

ブリックスは糖度用。プラトンは麦芽用。SGは蜂蜜、シロップ用。品質管理、発酵監視。

• ブリックス：ジュース、ワイン
• プラトン：ビールの強さ
• 蜂蜜：~1400 kg/m³
• 牛乳：~1030 kg/m³

g/cm³ × 1000 = kg/m³。lb/ft³ × 16 = kg/m³。SG × 1000 = kg/m³。

• 1 g/cm³ = 1000 kg/m³
• 1 lb/ft³ ≈ 16 kg/m³
• SG × 1000 = kg/m³
• 1 g/mL = 1 kg/L

m = ρ × V。水：2 m³ × 1000 = 2000 kg。

• m = ρ × V
• 水：1 L = 1 kg
• 鋼：1 m³ = 7850 kg
• 単位を確認

V = m / ρ。金 1 kg：V = 1/19320 = 51.8 cm³。

• V = m / ρ
• 金 1 kg = 51.8 cm³
• アルミニウム 1 kg = 370 cm³
• 高密度 = 小さい

2m × 0.3m × 0.3mの鋼鉄梁、ρ=7850。重量は？

V = 0.18 m³。m = 7850 × 0.18 = 1413 kg ≈ 1.4トン。

木材（600 kg/m³）を水に入れる。浮くか？

600 < 1000なので浮きます！水没率：600/1000 = 60%。

金1 kg。ρ=19320。体積は？

V = 1/19320 = 51.8 cm³。マッチ箱サイズ！

22,590 kg/m³。1立方フィート = 1,410ポンド！イリジウムをわずかに上回ります。希少で、万年筆のペン先に使用されます。

氷917 < 水1000。ほぼユニークです！湖は上から凍り、水中の生物を救います。

0°Cではなく4°Cで最も密度が高くなります！湖が完全に凍結するのを防ぎます—4°Cの水は底に沈みます。

1-2 kg/m³。「凍った煙」。自重の2000倍を支えます。火星探査車が使用しています！

〜4×10¹⁷ kg/m³。ティースプーン1杯 = 10億トン！原子が崩壊します。最も高密度な物質です。

0.09 kg/m³。空気より14倍軽い。低密度にもかかわらず、宇宙で最も豊富です。

科学史上最も有名な「ユリイカ！」の瞬間は、アルキメデスがシチリア島のシラクサで入浴中に浮力と密度の変位の原理を発見したときに起こりました。

• ヒエロン2世王は、金細工師が金の王冠に銀を混ぜて自分をだましているのではないかと疑っていました
• アルキメデスは王冠を破壊せずに詐欺を証明する必要がありました
• 浴槽での水の変位に気づき、彼は非破壊的に体積を測定できることに気づきました
• 方法：王冠の重さを空気中と水中で測定し、純金のサンプルと比較する
• 結果：王冠は純金よりも密度が低かった—詐欺が証明されました！
• 遺産：アルキメデスの原理は静水力学と密度科学の基礎となりました

この2300年前の発見は、水変位法と浮力法による現代の密度測定の基礎であり続けています。

科学革命は、精密機器と、物質、気体、溶液の密度の体系的な研究をもたらしました。

• 1586年：ガリレオ・ガリレイが静水力学天秤を発明—最初の精密密度測定器
• 1660年代：ロバート・ボイルが気体の密度と圧力の関係を研究（ボイルの法則）
• 1768年：アントワーヌ・ボーメが化学溶液用の浮ひょう計スケールを開発—今日でも使用されています
• 1787年：ジャック・シャルルが気体の密度と温度の関係を測定（シャルルの法則）
• 1790年代：ラボアジエが密度を化学の基本特性として確立

これらの進歩は、密度を単なる好奇心から定量的な科学へと変え、化学、材料科学、品質管理を可能にしました。

各産業は、石油、食品、飲料、化学薬品向けに、それぞれの特定のニーズに合わせて最適化された独自の密度スケールを開発しました。

• 1921年：アメリカ石油協会がAPI比重スケールを作成—度数が高いほど、より軽く価値のある原油
• 1843年：アドルフ・ブリックスが糖溶液用の糖度計を完成—°ブリックスは今でも食品・飲料業界の標準です
• 1900年代：プラトンスケールが醸造用に標準化—麦汁とビールのエキス分を測定
• 1768年〜現在：ボーメスケール（重液用＆軽液用）が酸、シロップ、工業薬品に使用されています
• トワッデルスケールは重工業用液体に使用—現在も電気めっきで使用されています

これらの非線形スケールは、精度が最も重要な狭い範囲に最適化されているため、存続しています（例：API 10-50°はほとんどの原油をカバーしています）。

原子レベルでの理解、新素材、精密機器が密度測定と材料工学に革命をもたらしました。

• 1967年：X線結晶構造解析により、オスミウムが22,590 kg/m³で最も密度の高い元素であることが確認されました（イリジウムを0.12%上回る）
• 1980年代〜90年代：デジタル密度計が液体に対して±0.0001 g/cm³の精度を達成
• 1990年代：エアロゲルが開発される—世界で最も軽い固体で、1〜2 kg/m³（99.8%が空気）
• 2000年代：異常な密度と強度の比を持つ金属ガラス合金
• 2019年：SIの再定義により、キログラムがプランク定数に結び付けられる—密度は現在、基礎物理学まで追跡可能です

20世紀の天体物理学は、地球上の想像を超える密度の極限を明らかにしました。

• 星間空間：~10⁻²¹ kg/m³—水素原子を含むほぼ完全な真空
• 海面での地球の大気：1.225 kg/m³
• 白色矮星：~10⁹ kg/m³—ティースプーン1杯が数トン
• 中性子星：~4×10¹⁷ kg/m³—ティースプーン1杯が約10億トン
• ブラックホールの特異点：理論的には無限の密度（物理学が破綻）

既知の密度は、宇宙の空洞から崩壊した恒星核まで、約40桁にわたります。

今日、密度測定は科学、産業、商業において不可欠です。

• 石油：API比重が原油価格を決定します（±1° API = 数百万ドルの価値）
• 食品安全：密度チェックで蜂蜜、オリーブオイル、牛乳、ジュースの混入を検出
• 医薬品：医薬品の処方と品質管理のためのサブミリグラム単位の精度
• 材料工学：航空宇宙用の密度最適化（高強度＋軽量）
• 環境：気候モデルのための海洋・大気密度の測定
• 宇宙探査：小惑星、惑星、系外惑星の大気の特性評価

密度には単位があります（kg/m³、g/cm³）。SGは水に対する無次元比です。SG=ρ/ρ_水。SG=1は水と同じことを意味します。SGに1000を掛けるとkg/m³になります。SGは迅速な比較に便利です。

水は凍るときに膨張します。氷=917、水=1000 kg/m³。氷は9%密度が低いです。湖は上から凍り、水中の生物のために下に水を残します。もし氷が沈んだら、湖は完全に凍ってしまいます。ユニークな水素結合です。

温度が高い→密度が低い（膨張）。気体は非常に敏感です。液体は約0.02%/°C。固体は最小限。例外：水は4°Cで最も密度が高くなります。精度のために常に温度を明記してください。

米国=3.785L、英国=4.546L（20%大きい）。lb/galに影響します！1 lb/US gal=119.8 kg/m³。1 lb/UK gal=99.8 kg/m³。常に明記してください。

温度が管理されていれば非常に正確です。一定温度の液体では±0.001が典型的です。固体では±0.01。気体には圧力制御が必要です。標準：水の基準として20°Cまたは4°C。

液体：浮ひょう計、比重瓶、デジタルメーター。固体：アルキメデス（水変位）、ガス比重瓶。精度：0.0001 g/cm³が可能です。温度管理が重要です。