計算ツール
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。
本文更新日: 2026-08-29
今回の更新: 分析組成を入力するこのページと、レビュー済み単一気体・乾燥空気候補を選ぶページの役割差を明確にしました。
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。
- 最初に、各成分が同じmol%またはモル分率、同じdry/wet・分析基準の一つの組成表にそろっているか確認してください。湿り基準の密度を求める場合は、水蒸気も成分として含めます。圧力は必ず絶対圧で入力してください。
- 入力組成の合計は100 mol%または1.0にそろえてください。100 mol%に対して0.01 mol%以内（モル分率では1.0に対して0.0001以内）の差だけを表示丸めとして正規化します。これは分析誤差の許容差ではありません。残成分が不明な組成では計算しません。
- 圧縮係数 Z は0より大きい値です。Z = 1 の理想気体近似を選ぶ場合は、Z欄は空欄または1にします。出典に基づくZを選ぶ場合は、同じ温度・絶対圧・組成・dry/wet基準のZを入力します。
- 1 MPa以上では、理想気体近似のまま結果を採用せず、Z・相・組成・実在気体の影響を確認してください。
最初に確認するガイド
最初に確認する理由: 組成、相、温度、圧力、出典が計算条件としてそろっているかを確認したいとき。
計算フォーム
このツールは、混合気体の組成と各成分の分子量から平均分子量を求め、その平均分子量を使って気体密度を概算するための計算補助です。
酸素、水素、窒素、空気、燃焼用空気、排ガスのような気体では、物質名だけで密度は決まりません。温度、圧力、dry/wet基準、組成、圧縮係数、凝縮の有無で値が変わります。このページでは、ユーザーが確認した mol% またはモル分率と分子量を入力して、式と前提を見える形で確認します。公開済みの単一気体または乾燥空気代表値を選ぶだけでよい場合は、物質を選ぶ気体密度計算を使います。
混合気体の組成と密度で確認できること
- 2から5成分のモル分率またはmol%から、混合気体の平均分子量を求める
- 平均分子量、絶対圧、温度、圧縮係数Zから、
rho = P Mmix / (Z R T)で密度を概算する - 4成分の検算条件、2成分ガス、分析表にあるmol%から、概算密度の桁を確認する
- 組成合計が100 mol%または1.0にそろっているかを確認し、残成分が不明な組成では計算を止める
- 表示丸めによるごく小さな差だけを警告付きで正規化する
最初の分岐: 1つの組成表として平均分子量を求めてよいか
平均分子量を求める前に、各成分が同じ mol% またはモル分率、同じdry/wet・分析基準の一つの組成表にそろっているかを確認します。組成の合計が見かけ上100%でも、基準が混ざっていれば計算を止めます。フォームでも、この前提を確認欄で選択できない場合は計算しません。
表は横にスクロールできます。
| 手元の情報 | このページで進める状態 | 先に止まる状態 |
|---|---|---|
| 成分組成 | 同じmol%またはモル分率、同じdry/wet・分析基準の一つの組成表で合計がそろう | 質量%・体積%・wet/dry・分析基準が混在 |
| 分子量 | 各成分の化学種に対応する値が分かる | 成分名、純度、反応・凝縮の有無が不明 |
| 圧縮係数Z | Z = 1 の概算、または同条件の出典値 |
条件に対応しないZ、Zの出典不明 |
| 使用目的 | 平均分子量・密度の概算と検算 | 排出規制補正、設計・安全・保証判断 |
入力前チェック
表は横にスクロールできます。
| 確認項目 | 入力してよい状態 | 止めるべき状態 |
|---|---|---|
| 組成基準 | mol%またはモル分率、dry/wet・分析基準がそろっている | 質量%、体積%、dry/wet・分析基準が混在している |
| 分子量 | 各成分の化学種に対応した分子量が分かる | 塩、水和物、有効成分基準、成分名が曖昧 |
| 圧力 | 絶対圧として分かる | MPaG、真空計の値、基準不明の圧力 |
| 温度 | 気体の状態温度として分かる | 基準状態温度と実状態温度が混ざっている |
| 実在気体性 | Z=1でよい概算、または出典付きZがある | 高圧、低温、凝縮性、反応性、Zの出典不明 |
組成基準が怪しいときは、先に 混合物・非理想系の注意点 や 気体計算の圧力・温度基準 を確認してください。
計算式
混合気体の平均分子量は、モル分率で重み付けして求めます。
Mmix = sum(y_i * M_i) / sum(y_i)
ここで、y_i は成分iのモル分率、M_i は成分iの分子量です。入力組成の合計は100 mol%または1.0にそろえます。残成分の抜けやdry/wet基準の違いは平均分子量に影響するため、表示丸めによるごく小さな差を除き、合計がそろっていない場合は計算を止めて入力条件の確認へ戻します。
密度は、圧縮係数Zを含む次の形で計算します。
rho = P * Mmix / (Z * R * T)
P は絶対圧、T は絶対温度、R = 8.314462618 J/(mol K)、Mmix は kg/mol に換算した平均分子量です。フォームで「Z = 1 の理想気体近似を使う」を選んだ場合だけ、Z欄は空欄または1として扱います。「出典値のZを使う」を選んだ場合は、対象の温度・圧力・組成に対応するZを入力してください。
式の選び方
表は横にスクロールできます。
| 方法 | 使える場面 | 注意点 |
|---|---|---|
| mol%から平均分子量だけ求める | 分析表の組成を、気体計算用の平均分子量にしたい | dry/wet基準、微量成分、残成分の扱いを確認する |
| Z=1で密度を概算する | 常圧付近、概算、検算、入力値の桁確認 | 高圧、低温、凝縮性ガス、湿りガスでは過信しない |
| 出典付きZを入力して密度を計算する | 温度、圧力、組成に対応したZが別途分かっている | Zの出典範囲を外れる条件へ流用しない |
| EOSや物性ソフトへ戻る | 設計、安全、購買仕様、保証値、高圧・低温・非理想性が重要 | CalcChemの簡易計算だけで最終判断しない |
実務でよくある誤入力
dry基準とwet基準を混ぜる
排ガスや湿り空気では、水蒸気を含むかどうかで平均分子量が変わります。dry基準の酸素濃度とwet基準の水蒸気濃度を同じ組成表として足すと、見た目は100 mol%でも意味が崩れます。湿り基準の密度を求めるなら、水蒸気も成分として同じ組成表に含めます。
ゲージ圧をそのまま入れる
0.5 MPaG をそのまま 0.5 MPa として入力すると、絶対圧より低い値で計算され、密度も小さく出ます。気体密度では、圧力は絶対圧に直してから入力してください。
成分の分子量基準を取り違える
水素は H2 として扱うのか、酸素は O2 として扱うのか、二酸化炭素は CO2 として扱うのかを確認します。塩、水和物、有効成分基準のような表記が混ざる場合は、分子量基準を別途整理してください。
高圧でもZ=1のまま使う
このツールでは1 MPa以上で警告を出します。これは高圧ガスの法令判定をするためではなく、圧縮係数や状態方程式を確認するきっかけにするためです。設計、安全、法令、品質保証、購買仕様の最終判断には使わないでください。
代表的な検算例
以下の組成・分子量・状態条件は、平均分子量と密度式を検算するための例です。特定の空気組成、排ガス組成、物性値、仕様値を示すものではありません。
4成分の検算条件
窒素 78.084 mol%、酸素 20.946 mol%、アルゴン 0.934 mol%、二酸化炭素 0.041 mol% の仮定条件を入れると、平均分子量はおおよそ 28.965 g/mol、101325 Pa・15 ℃・Z=1で密度はおおよそ 1.225 kg/m3 になります。
ただし、空気組成は湿度、CO2濃度、分析条件で変わります。規格値や設計値として使う場合は、出典の組成と基準を確認してください。
窒素50 mol%・二酸化炭素50 mol%
窒素 50 mol%、二酸化炭素 50 mol% の場合、平均分子量は (0.5 * 28.0134 + 0.5 * 44.01) = 36.0117 g/mol です。101325 Pa・25 ℃・Z=1なら、密度はおおよそ 1.472 kg/m3 になります。
この例は計算式の検算用です。実際の排ガスやプロセスガスでは、dry/wet基準、水蒸気、微量成分、圧縮係数Zの扱いを別途確認してください。
このツールで判断しないこと
- 成分名から分子量や物性値を自動選択すること
- 質量%、体積%、ppm、dry/wet基準の自動変換
- 湿りガス、水蒸気分圧、酸素換算、排出規制に関わる補正
- 凝縮、反応、解離、二相状態、臨界点付近の扱い
- EOS、実在気体モデル、混合則、相平衡計算
- 設計、安全、法令、品質保証、購買仕様、運転条件の最終判断
このページは、組成・分子量・状態条件がそろった混合気体について、平均分子量と密度を概算・検算するためのページです。成分名だけで物性値を採用せず、組成、dry/wet基準、絶対圧、温度、Zの条件を対応付けて使ってください。
関連して確認したいページ
- 理想気体の密度計算 : 平均分子量がすでに分かっている単一入力の密度計算。
- 理想気体計算 : PV=nRTで圧力、体積、物質量、温度の未知数を確認。
- 気体計算で圧力・温度・基準状態を取り違えないための入力前チェック : 絶対圧、K、wet/dry、標準状態の前提確認。
- 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 : 混合物で式に進む前に止まるべき条件の確認。
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
モル分率平均分子量と気体密度:
sum(y_i) = 1, Mmix = sum(y_i * M_i), rho = P * Mmix / (Z * R * T)
最初に確認する前提: 組成はモル分率またはmol%で入力します。質量分率、体積分率、dry/wet基準を混ぜないでください。
すべての式・変数・単位・検算例を表示する
使用する式
モル分率平均分子量と気体密度
sum(y_i) = 1, Mmix = sum(y_i * M_i), rho = P * Mmix / (Z * R * T)
- 組成はモル分率またはmol%で入力します。質量分率、体積分率、dry/wet基準を混ぜないでください。
- 入力組成の合計は100 mol%または1.0にそろえます。100 mol%に対して0.01 mol%以内（モル分率では1.0に対して0.0001以内）の差だけを表示丸めとして内部で正規化します。この差は分析誤差の許容範囲ではなく、残成分がある組成は計算しません。
- 分子量は各成分の化学種に対応する値を、g/molまたはkg/kmolで入力します。塩、水和物、有効成分基準を混同しないでください。
- 密度式では、圧力Pは絶対圧Pa、温度Tは絶対温度K、平均分子量Mmixはkg/molにそろえて使います。Mmixの表示値g/mol（またはkg/kmol）は、密度式へ入れる前に内部でkg/molへ換算します。
- Z = 1 の理想気体近似を選ぶ場合はZ=1で概算します。出典に基づくZを選ぶ場合は、同じ温度・絶対圧・組成・dry/wet基準に対応する値を入力します。高圧、低温、凝縮性成分、湿りガス、反応性ガスでは一次資料や状態方程式を確認してください。
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 |
|---|---|---|---|
| y_i | 成分iのモル分率 | 混合気体中の各成分のモル分率です。mol%入力の場合は内部で0から1の分率に換算します。 | - |
| M_i | 成分iの分子量 | 各成分の分子量です。g/molとkg/kmolは同じ数値スケールとして扱います。 | g/mol |
| Mmix | 混合気体の平均分子量 | モル分率で重み付けした平均分子量です。表示はg/molですが、密度式では内部でkg/molへ換算します。 | g/mol |
| P | 絶対圧 | 密度式に使う圧力です。入力値をPaへ換算し、ゲージ圧や真空度の値をそのまま使いません。 | Pa |
| R | 気体定数 | 理想気体式で使う気体定数です。このツールでは 8.31446261815324 J/(mol K) を使います。 | J/(mol K) |
| T | 絶対温度 | 密度式に使う温度です。入力値をKへ換算し、℃や°Fのまま式へ入れません。 | K |
| rho | 混合気体密度 | Z = 1 の理想気体近似、または入力した出典Zで求める質量密度です。 | kg/m3 |
| Z | 圧縮係数 | 実在気体性を補正する係数です。Z = 1 の理想気体近似を選ぶ場合は1を使い、出典に基づくZを選ぶ場合は対応条件を確認します。 | - |
単位上の注意
- 組成はmol%またはモル分率で入力します。質量%、体積%、wet/dry基準が混ざると平均分子量の意味が変わります。
- rho = P Mmix / (Z R T) を手計算で再現する場合、Mmixは必ずkg/molで使います。g/mol表示の値は1000で割ってから式へ入れます。
- 初期値は2成分の例です。4成分の検算例を使う場合は、例題を参考に任意成分欄へ明示的に入力し、合計を100 mol%にそろえてください。
- 例題の組成・分子量は、式と単位の演算を確認するための入力例です。実際の空気組成、排ガス組成、分析値、保証値、設計値の代替にはなりません。
- 圧力は絶対圧です。MPaGや真空計の値は、周囲圧を考慮して絶対圧に直してから使ってください。
- 1 MPa以上の条件では、Z=1だけで判断せず、圧縮係数、状態方程式、物性資料を確認してください。
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。
仮想入力: 4成分の平均分子量と密度を確認する
演算確認用の仮想4成分入力です。各分子量と組成を実在する空気の保証値として示す例ではありません。実計算では全成分を同じdry/wet・分析基準でそろえ、各モル質量の出典を確認してください。
入力条件
- 成分1のモル分率
- 78.084 mol%
- 成分1の分子量
- 28.0134 g/mol
- 成分2のモル分率
- 20.946 mol%
- 成分2の分子量
- 31.9988 g/mol
- 成分3のモル分率
- 0.934 mol%
- 成分3の分子量
- 39.948 g/mol
- 成分4のモル分率
- 0.041 mol%
- 成分4の分子量
- 44.01 g/mol
- 圧力（絶対圧）
- 101325 Pa
- 温度
- 15 ℃
- 圧縮係数 Z（出典値を使う場合のみ）
- 1
計算基準
- 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
- 組成基準の確認
- 全成分が同じdry/wet・分析基準の組成表に基づくことを確認した
- 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
- 平均分子量
- 28.9662 g/mol
- 混合気体密度
- 1.2251 kg/m3
仮想入力: 2成分を50 mol%ずつ混合する
演算確認用の仮想2成分入力です。分子量28.0134と44.01を特定成分の保証値として示す例ではありません。実際の混合ガスでは、dry/wet基準、残成分、微量成分、各モル質量とZの出典を別途確認してください。
入力条件
- 成分1のモル分率
- 50 mol%
- 成分1の分子量
- 28.0134 g/mol
- 成分2のモル分率
- 50 mol%
- 成分2の分子量
- 44.01 g/mol
- 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）
- 1
計算基準
- 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
- 組成基準の確認
- 全成分が同じdry/wet・分析基準の組成表に基づくことを確認した
- 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
- 平均分子量
- 36.0117 g/mol
- 混合気体密度
- 1.4719 kg/m3
FAQ
酸素や水素を選ぶだけで密度を出せますか？
このページでは成分を選ばず、確認済みの混合組成を入力します。公開済みの酸素、窒素、水素など単一気体または乾燥空気代表値を選ぶ場合は、物質を選ぶ気体密度計算を使ってください。工程ガス、湿りガス、分析値がある場合は、このページで同じdry/wet基準の組成を入力します。
入力したmol%の合計が100でない場合はどうなりますか？
100 mol%または1.0にそろっていない組成は、残成分の抜けやdry/wet基準の混在を判断できないため計算しません。100 mol%に対して0.01 mol%以内（モル分率では1.0に対して0.0001以内）の差だけは、表示丸め用として警告付きで正規化します。分析誤差の許容差としては使いません。
湿りガスや排ガスにも使えますか？
dry/wet基準、水蒸気分圧、酸素換算、凝縮、反応、法規制に関わる補正は扱いません。湿りガスや排ガスでは、測定基準と法規・規格上の補正方法を別途確認してください。
高圧ガスの密度として使えますか？
1 MPa以上では警告を出します。Zを入力できる場合でも、そのZの出典、温度・圧力・組成への適用範囲を確認してください。設計、安全、法令、品質保証、購買仕様の最終判断には使えません。
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。
-
IUPAC Gold Book: amount fraction
確認範囲: モル分率（amount fraction）が成分の物質量を全成分の物質量で割る量であり、同一基準の組成では合計が1になること。質量分率やdry/wet基準との混用は別途確認する
資料確認日: 2026-08-27
-
IUPAC Gold Book: compression factor
確認範囲: 圧縮係数Zが実在気体のpVmをRTと比較する無次元量であること。実際に入力するZの状態・組成への適合性は別途確認する
資料確認日: 2026-08-27
-
IUPAC Gold Book: ideal gas
確認範囲: Z = 1 の理想気体で pV = nRT を使う密度概算の前提。入力したZの妥当性、状態方程式の選定、相平衡はこのツールでは判定しない
資料確認日: 2026-07-18
-
IUPAC Gold Book: molar mass
確認範囲: 平均分子量を構成する各成分のモル質量 M の定義。成分名、組成基準、実際に入力する分子量の出典は別途確認する
資料確認日: 2026-07-18
-
NIST: 2022 CODATA Recommended Values of the Fundamental Constants
確認範囲: 密度式 rho = P M / (Z R T) で用いるモル気体定数 R
資料確認日: 2026-07-17
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。
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。
次に確認する理由: 公開済みの単一気体・乾燥空気候補から分子量を選び、組成計算なしで気体密度を確認したいとき。
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: 単一成分について、分子量・絶対圧・温度がそろい、Z = 1 の理想気体近似で密度を概算してよいか確認したいとき。
理想気体計算
PV = nRT により、同じ状態の気体について圧力、体積、物質量、温度のうち1つを計算します。絶対圧・絶対温度と理想気体近似の前提を確認します。
次に確認する理由: 密度ではなく、圧力・温度・体積・物質量のどれを求めるべきか切り分けたいとき。
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。
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: 混合則や理想気体近似を使ってよいか判断できないとき。
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
MPaG、℃、Nm3/hのように圧力・温度・流量の基準が同じ資料に並ぶとき、何を確認し、どの計算へ進むかを決める実務向け入力前チェックです。
次に確認する理由: dry/wet、絶対圧、温度、流量基準の取り違えを計算前に確認したいとき。
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。