CalcChem 化学工学計算ツール

計算ツール

物質を選ぶ気体密度計算

酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、乾燥空気から対象を選び、レビュー済み分子量と入力した温度・絶対圧・圧縮係数Zを使って気体密度を概算します。分子量の出典と実際に使用したZを結果に表示し、単一気相、組成、理想気体近似の条件が不明な場合は計算を止めます。

本文更新日: 2026-08-29

今回の更新: NIST掲載の純物質分子量と米国標準大気1976の乾燥空気代表分子量を選択し、rho=PM/(ZRT)で密度を計算する初版を公開しました。

作成・確認: CalcChem 運営者

この計算を選ぶ前の判断

値を入れる前に、単位、基準、物性値、適用範囲が手元の資料や仕様書と合っているか確認してください。

  • 物質選択で決まるのは分子量だけです。対象が同じ化学種・乾燥空気基準か、単一気相か、圧力が絶対圧かを確認してください。
  • Z = 1は理想気体近似です。高圧、低温、凝縮性、必要精度によっては出典Z、状態方程式、物性資料へ戻ってください。
  • 乾燥空気28.9644 g/molは米国標準大気1976の代表値です。湿り空気、工程空気、分析組成がある混合ガスには使いません。
  • 1 MPa以上と273.15 K以下は、相・Z・出典条件を再確認するCalcChem上の注意喚起目安です。法令上の閾値や全物質共通の適用限界ではありません。

最初に確認するガイド

気体資料の圧力・温度・流量基準を分けて確認する入力前チェック

最初に確認する理由: 圧力、温度、dry/wet、基準状態を式へ入れる前にそろえたいとき。

計算フォーム

「必須」は常に必要な項目です。「条件により必須」は選んだ計算経路で必要になる項目です。「任意」は計算結果を出すだけには不要でも、前提や適用範囲の確認に使う補助項目です。値と単位は同じ資料・同じ条件に対応するものを選んでください。

数値は空欄から始まります。手元の資料に対応する値と単位を入力してください。入力方法を確認する場合は、検算例から始めるを選びます。

入力手順

  • 物質選択で確定するのは分子量だけです。温度、絶対圧、単一気相、組成・純度、Zの扱いは入力条件として別に確認します。
  • 乾燥空気は米国標準大気1976の代表分子量です。湿り空気や工程空気は選ばず、実測組成がある場合は混合気体密度計算へ進みます。
  • 結果には選択した分子量と実際に使用したZを表示します。密度表の保証値ではなく、入力条件に対する式計算の結果として読みます。

計算基準

選択した物質のレビュー済み分子量を使います。選択肢にない物質や混合組成は、このページでは計算しません。

Z=1は理想気体近似です。出典Zを使う場合は、選択物質、温度、絶対圧、組成・純度に対応する値を入力します。

圧力（絶対圧）

必須

ゲージ圧ではなく絶対圧を入力します。

温度

必須

計算内部では絶対温度Kへ変換します。

圧縮係数Z（出典値を使う場合のみ）

条件により必須

選択した計算基準または換算経路によっては、値と単位の両方が必要です。

Z = 1の理想気体近似では空欄または1にします。出典Zを選んだ場合だけ入力します。

結果の単位（任意）

入力条件の最終確認

上の値・単位・計算基準を確認した後、該当する確認欄を選択してください。入力条件を変更した場合は、確認欄が解除されます。

式に入れる圧力は絶対圧です。ゲージ圧・真空計の値だけしか分からない場合は計算しません。

選択した化学種または乾燥空気代表値が対象に対応し、入力条件で単一気相として扱うことを確認します。純度、湿度、実測組成が異なる場合は計算しません。

入力条件で単一気相として理想気体近似を使えることを確認します。高圧、低温、凝縮、実在気体の影響を確認する必要がある場合は計算しません。

Zが選択物質、温度、絶対圧、組成・純度に対応することを確認します。別条件のZは使いません。

このページで先に決めること

このページは、対象物質を選び、分子量の転記ミスを減らして気体密度を概算する計算ページです。 酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウムはNIST Chemistry WebBookの分子量を使い、 乾燥空気は米国標準大気1976の代表分子量を使います。

物質を選んでも、温度、圧力、相、純度・組成、圧縮係数Zは自動では決まりません。対象条件が 不明な場合は、物質名だけを根拠に計算を進めないでください。

3つの気体密度ツールを使い分ける

表は横にスクロールできます。

手元にある情報 使うページ このページで確定すること
公開候補から単一気体または乾燥空気を選びたい このページ レビュー済み分子量を選択し、P、T、Zから密度を計算
出典で確認した任意の分子量がある 理想気体の密度計算 ユーザー入力分子量からZ = 1で概算
mol%またはモル分率の分析組成がある 混合気体の平均分子量・密度計算 平均分子量を計算し、P、T、Zから密度を計算

「空気」という名称しかなく、湿度、工程成分、dry/wet基準が分からない場合は、どの経路でも採用値を 決められません。資料へ戻って組成基準を確認します。

選択値は密度表ではなく分子量入力

表は横にスクロールできます。

選択肢 式へ入れる分子量 選択を止める例
酸素 O2 31.9988 g/mol 酸素濃度、純度、相が対象資料と一致しない
窒素 N2 28.0134 g/mol 窒素以外を含む工程ガスを単一成分として扱おうとしている
水素 H2 2.01588 g/mol 組成、相、実在気体性、安全条件を確認していない
二酸化炭素 CO2 44.0095 g/mol 凝縮・固化、相状態、Zを確認していない
アルゴン Ar 39.948 g/mol 混合ガスの分析値を単一成分に置き換えようとしている
ヘリウム He 4.002602 g/mol 純度、相、必要精度が不明
乾燥空気（米国標準大気1976） 28.9644 g/mol 湿り空気、工程空気、実測組成が別にある

この表は密度値の一覧ではありません。選択した分子量をkg/molへ換算し、入力した条件ごとに rho = PM/(ZRT)を計算します。

計算を進める順番

  1. 対象の化学種、乾燥空気基準、純度・組成を資料で確認します。
  2. 圧力をゲージ圧ではなく絶対圧へそろえます。
  3. 温度を状態温度として入力します。温度差を入力しません。
  4. Z = 1の理想気体近似でよいか、同じ条件の出典Zが必要かを決めます。
  5. 結果欄の分子量とZが、採用しようとした条件と一致するか照合します。

Zの出典、相状態、組成のいずれかが不明なら、数値を仮置きせず停止します。

結果の検算方法

手計算では、圧力をPa、分子量をkg/mol、温度をKへそろえます。例えば乾燥空気の代表条件 P = 101325 Pa、M = 0.0289644 kg/mol、T = 288.15 K、Z = 1では、 rhoは約1.2250 kg/m3です。これは米国標準大気1976の海面条件との演算整合を確認する例で、 任意の室内空気、圧縮空気、工程空気の保証密度ではありません。

このページで判断しないこと

  • 入力条件で最適な状態方程式またはZを選ぶこと
  • 気液平衡、凝縮、固化、解離、反応を判定すること
  • 湿度、純度、グレード、工程組成を物質名から推定すること
  • ボンベ充填量、配管・容器設計、安全、法規、品質保証、購買仕様を決めること
  • 選択肢にない物質の分子量や物性値を自動補完すること

条件が不足する場合は、気体計算前の圧力・温度・基準チェック へ戻ります。混合組成がある場合は、単一物質を選ばず 混合気体の平均分子量・密度計算へ進んでください。

計算仕様・検算例

このツールで使う式、変数、単位、検算用の入力条件です。計算条件を採用してよいかは、本文と一次資料で確認してください。

このページで使う主な式

選択物質の分子量を使う気体密度: rho = P * M / (Z * R * T)

最初に確認する前提: Mは選択した化学種、または米国標準大気1976の乾燥空気代表値に対応する分子量です。

すべての式・変数・単位・検算例を表示する

使用する式

選択物質の分子量を使う気体密度

rho = P * M / (Z * R * T)

  • Mは選択した化学種、または米国標準大気1976の乾燥空気代表値に対応する分子量です。
  • Pは絶対圧Pa、Tは絶対温度K、Mはkg/molへそろえて計算します。
  • R = 8.31446261815324 J/(mol K)を使います。
  • Z = 1を選ぶ場合は理想気体近似です。出典Zを選ぶ場合は同じ物質・温度・絶対圧・組成条件の値だけを使います。
  • 相平衡、反応、解離、混合組成、湿度、純度、状態方程式の選定は行いません。

変数定義

表は横にスクロールできます。

記号 名称 説明 標準単位
rho 気体密度 選択物質の分子量と入力条件から計算する質量密度です。 kg/m3
P 絶対圧 入力した気体の絶対圧です。 Pa
M 分子量 カタログでレビュー済みの選択値です。表示はg/mol、計算内部ではkg/molへ換算します。 g/mol
Z 圧縮係数 理想気体近似では1、出典値を使う場合は入力条件に対応する値です。 -
R モル気体定数 8.31446261815324 J/(mol K)を使います。 J/(mol K)
T 絶対温度 入力温度をKへ換算した値です。 K

単位上の注意

  • kg/m3とg/Lは数値が同じです。表示単位だけが異なります。
  • 分子量g/molは計算内部でkg/molへ換算します。
  • atmは101325 Paとして換算します。
  • 圧力は絶対圧です。MPaGや真空計の値はそのまま入力しません。

例題

例題の数値は、式・単位・計算手順を再現して確認するための条件です。実在物質名を含む例でも、 仕様値、保証値、設計値を示すものではありません。実務では対象条件に対応する一次資料を確認してください。 表示桁は計算結果の再現用であり、入力値や近似式の精度を保証する有効桁ではありません。 例題カードは各例題で定めた桁の検算値を示し、再計算結果は共通の8有効数字で表示するため、末尾ゼロや表示桁が異なる場合があります。 確認欄があるツールでは、例題リンクは値と単位だけを反映します。前提を確認して確認欄を選び、計算してください。

乾燥空気: 米国標準大気1976の海面条件を演算確認する

米国標準大気1976の海面条件P=101325 Pa、T=288.15 K、分子量28.9644 kg/kmolと整合するかを確認する例です。湿り空気や工程空気の密度を保証する例ではありません。

入力条件

圧力（絶対圧）
101325 Pa
温度
15 ℃

計算基準

計算対象の気体
乾燥空気・米国標準大気1976（28.9644 g/mol）
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、相、純度・組成が計算対象の気体条件に対応することを確認した
圧縮係数Zの扱い
Z = 1の理想気体近似を使う
理想気体近似の確認
入力条件で単一気相としてZ = 1の理想気体近似を使うことを確認した

検算時の結果

計算に使用した分子量
28.9644 g_mol
計算に使用した圧縮係数Z
1 -
気体密度
1.2250 kg/m3

この条件をフォームに反映する

酸素: 25℃・1 atmで理想気体近似を確認する

NIST掲載分子量を使った式・単位の演算確認です。酸素の純度、供給仕様、安全条件、実在気体密度を保証しません。

入力条件

圧力（絶対圧）
1 atm
温度
25 ℃

計算基準

計算対象の気体
酸素 O2（31.9988 g/mol）
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、相、純度・組成が計算対象の気体条件に対応することを確認した
圧縮係数Zの扱い
Z = 1の理想気体近似を使う
理想気体近似の確認
入力条件で単一気相としてZ = 1の理想気体近似を使うことを確認した

検算時の結果

計算に使用した分子量
31.9988 g_mol
計算に使用した圧縮係数Z
1 -
気体密度
1.3079 kg/m3

この条件をフォームに反映する

水素: 25℃・1 atmで理想気体近似を確認する

NIST掲載分子量を使った演算確認です。可燃性評価、供給仕様、充填量、実在気体密度の代用にはしません。

入力条件

圧力（絶対圧）
1 atm
温度
25 ℃

計算基準

計算対象の気体
水素 H2（2.01588 g/mol）
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、相、純度・組成が計算対象の気体条件に対応することを確認した
圧縮係数Zの扱い
Z = 1の理想気体近似を使う
理想気体近似の確認
入力条件で単一気相としてZ = 1の理想気体近似を使うことを確認した

検算時の結果

計算に使用した分子量
2.01588 g_mol
計算に使用した圧縮係数Z
1 -
気体密度
0.082397 kg/m3

この条件をフォームに反映する

仮想入力: 窒素に出典Z=0.95を入力する操作確認

Z入力分岐を確認する仮想例です。0.95を窒素のこの条件に対する推奨値として示すものではありません。実務では同じ物質・温度・絶対圧・純度条件の出典Zだけを使ってください。

入力条件

圧力（絶対圧）
101325 Pa
温度
25 ℃
圧縮係数Z（出典値を使う場合のみ）
0.95

計算基準

計算対象の気体
窒素 N2（28.0134 g/mol）
圧力基準の確認
入力する圧力は絶対圧であることを確認した
物質・相・組成条件の確認
選択物質、相、純度・組成が計算対象の気体条件に対応することを確認した
圧縮係数Zの扱い
出典に基づくZを入力する
出典Zの条件確認
Zが選択物質、温度、絶対圧、組成・純度に対応することを確認した

検算時の結果

計算に使用した分子量
28.0134 g_mol
計算に使用した圧縮係数Z
0.95 -
気体密度
1.2053 kg/m3

この条件をフォームに反映する

FAQ

理想気体の密度計算との違いは何ですか？

理想気体の密度計算は、ユーザーが確認済みの分子量を入力する汎用式です。このページは公開済み7候補から物質を選び、レビュー済み分子量と出典を結果に残します。任意物質の検索や保証値の参照には対応しません。

乾燥空気を選べば室内空気や圧縮空気にも使えますか？

そのままは使いません。乾燥空気28.9644 g/molは米国標準大気1976の代表値です。湿度、二酸化炭素濃度、工程由来成分、分析組成が異なる場合は、同じdry/wet基準の組成を確認して混合気体密度計算を使います。

Zは空欄のままでよいですか？

Z = 1の理想気体近似を選び、その近似を使えることを確認した場合は空欄で構いません。出典Zを選んだ場合は、選択物質、温度、絶対圧、純度・組成に対応する0より大きい値が必須です。

選択肢にない気体は計算できますか？

このページでは計算しません。確認済み分子量がある単一気体は理想気体の密度計算、分析組成がある混合気体は混合気体の平均分子量・密度計算を使ってください。

設計密度やボンベの充填量に使えますか？

使えません。このページは入力条件に対する概算・検算です。設計、安全、法規、品質保証、購買、充填量の最終判断には、適用範囲が確認できる物性資料、状態方程式、規格、メーカー資料、専門家確認を使ってください。

参考資料と確認範囲

このページの式、単位、定義、入力条件、適用範囲を確認するために参照した資料です。各資料が支える範囲は「確認範囲」に示します。個別の物性値、製品仕様、法規、設計条件については原典を確認してください。

次に確認する計算

今の入力・結果に必要な条件だけを補います。

理想気体の密度計算

絶対圧、温度、分子量から、理想気体近似によるガス密度を計算します。圧縮係数や混合ガス補正は行わないため、入力前に圧力基準と分子量基準を確認してください。

次に確認する理由: 選択肢にない単一気体について、確認済み分子量を自分で入力したいとき。

混合気体の平均分子量・密度計算

確認済みの組成・分子量・状態条件から、混合気体の平均分子量と密度を概算・検算します。Z = 1 の理想気体近似、または同一温度・絶対圧・組成・dry/wet基準に対応する出典Zを使います。成分名だけで値を採用せず、SDS、仕様書、分析値などで確認した組成と分子量を入力してください。

次に確認する理由: 乾燥空気代表値ではなく、分析済みmol%・dry/wet基準から混合気体の平均分子量と密度を求めたいとき。

圧力換算

Pa、kPa、MPa、bar、atm、kgf/cm2を、同じ圧力基準のまま相互に換算します。絶対圧、ゲージ圧、真空度の意味は別に確認します。

次に確認する理由: ゲージ圧や真空計の表示を、密度式に必要な絶対圧へ整理したいとき。

ここでは次に確認しやすい関連計算だけを表示しています。ほかの計算は 計算ツール一覧 から目的別に探せます。

続けて確認するガイド

現在の条件で不足している前提、単位、適用範囲だけを確認します。

物性値推算で使う出典の選び方｜式・係数・適用範囲・検証値の確認

密度、比熱、粘度などを推算式で計算する前に、式、係数、入力値、適用範囲、検証値の出典を分けて確認するためのガイドです。物性値表や係数データベースではなく、推算式計算ページで根拠を記録するための考え方を整理します。

次に確認する理由: 分子量以外のZ、相、組成、適用範囲をどの資料で確認するか決めたいとき。

混合物・非理想系の物性推算で単純平均してはいけないケース

密度、比熱、粘度などの物性値を混合物・溶液・製品グレード・二相状態・非ニュートン流体に使う前に、組成、相、温度、圧力、出典、適用範囲を確認するためのガイドです。混合則や係数表を使う前に、計算してよい状態かを整理します。

次に確認する理由: 理想気体近似や単一物質の選択では不足し、実在気体・混合物として扱う必要があるか判断したいとき。

ここでは入力前に特に確認しやすいガイドだけを表示しています。ほかの前提確認は ガイド一覧 から探せます。