比重計算機：密度比と浮力

比重（SG）は相対密度とも呼ばれる無次元比で、ある物質の密度を基準物質の密度と比較します。通常、基準は特定温度の水です。式はシンプルで、SG = ρ_substance / ρ_water です。基準となる水の密度は 4 °C で約 1.000 g/cm³ なので、両者を同じ温度で測定した場合、比重の数値は g/cm³ で表した物質の密度と同じになります。 水が基準に選ばれるのは、豊富で純化しやすく、物理特性が厳密に定義されているためです。国際水・蒸気性質協会（IAPWS）は、広い温度範囲における水密度の多項式式を定めています。水の密度は 4 °C で最大の 1.000 g/cm³ となり、20 °C では 0.9982 g/cm³、100 °C では 0.9584 g/cm³ まで下がります。この計算機は標準 IAPWS 多項式を使い、指定した温度に応じた正しい水密度を適用します。 比重の実用的な意味は明快です。SG < 1 の物質は水に浮き、SG > 1 の物質は水に沈みます。氷の SG は約 0.917 で、氷山の一部だけが海面上に残る理由でもあります。木材はバルサ材の約 0.4 から、黒檀の 1.0 超までさまざまです。アルミニウム（SG ≈ 2.70）、鉄（7.87）、鉛（11.34）、金（19.32）などの金属はすべてすぐに沈みます。 工学では、比重は水理設計、スラリー輸送、プロセス化学で使われます。石油工学では原油の特性評価に用いられ、API 度として測定されます。醸造やワイン製造では比重計で発酵の進行を追跡します。宝石学では実測 SG を参照表と比較して未知の石を判別します。土木工学ではコンクリート配合設計のために骨材の SG を試験します。 この計算機は 2 つの測定方法に対応します。質量と体積を測れる試料がある場合は両方を入力すると、密度を算出してから比重を求めます。すでに密度が分かっている場合——データシート、公表表、過去の測定値など——は、直接入力して質量-体積の手順を省略できます。温度入力は水の基準密度を補正するためのもので、温度で密度が変わる液体同士の比較では特に重要です。 浮力は比重の実際の結果です。アルキメデスの原理では、水中にある物体に働く上向きの浮力は、押しのけた流体の重さに等しいとされます。SG < 1 なら浮力が物体の重さを上回って上昇し、SG > 1 なら物体の重さが浮力を上回って沈みます。この計算機は比重結果の直下に浮力の判定を表示するため、ひと目で浮くか沈むかを確認できます。