理想気体の密度計算

このツールは、絶対圧、温度、分子量から、理想気体近似で気体密度を求める計算補助です。

酸素、水素、窒素、空気などの名称を選ぶ形式ではなく、分子量をユーザーが確認して入力する前提です。仕様書、SDS、実験条件、設備資料に書かれた圧力や温度を使う前に、圧力基準と分子量基準を整理する用途を想定しています。

このツールでできること

• 絶対圧、温度、分子量から、理想気体式 rho = P M / R T で気体密度を計算する
• kg/m3、g/L、g/m3 の表示単位を切り替える
• Pa、kPa、MPa、bar、atm の圧力入力を扱う
• K、degC、degF の温度入力を扱う
• 高圧、低温、ゲージ圧、混合ガスなど、誤用しやすい前提を確認する

入力前チェック

計算式

理想気体の状態方程式 P V = n R T と、密度 rho = m / V、分子量 M = m / n から、次の形で計算します。

rho = P * M / (R * T)

ここで、P は絶対圧、M は kg/mol に換算した分子量、R は 8.314462618 J/(mol K)、T は絶対温度です。

使い方例

乾燥空気の密度を概算する

乾燥空気を M = 28.965 g/mol、P = 101325 Pa、T = 15 degC として入力すると、密度は約 1.225 kg/m3 になります。

ただし、空気の組成や湿度は固定値ではありません。湿り空気、燃焼用空気、分析値がある混合ガスでは、平均分子量や dry/wet 基準を別途確認してください。

酸素や水素の密度を確認する

酸素なら分子量 31.998 g/mol、水素なら分子量 2.016 g/mol のように、分子量を入力して概算します。このツールは物質名から分子量を自動選択しません。

「酸素 密度 0度」「水素 密度 25度」のような確認では、温度、圧力、分子量を明示してから計算してください。

高圧ガスでは圧縮係数を確認する

たとえば 1 MPa 以上の条件では、理想気体近似だけで密度を決めないでください。圧縮係数 Z、実在気体の状態式、メーカー資料、規格値などの確認が必要になる場合があります。

このツールで判断しないこと

• 圧縮係数 Z を使った実在気体密度
• 混合ガスの平均分子量の計算
• 湿りガスの dry/wet 基準補正
• 凝縮性ガスや低温条件の相平衡
• 安全弁、配管、圧力容器、流量計、購買仕様の設計値
• 保証値、品質規格、法令、設備運転条件の最終判断

これらが必要な場合は、このツールの計算結果を最終値にせず、原典資料や専門家確認に戻してください。

よくある誤用

ゲージ圧をそのまま入れる

理想気体式の圧力は絶対圧です。0.5 MPaG をそのまま 0.5 MPa として入れると、密度を小さく見積もります。周囲圧を足して絶対圧に換算してから使ってください。

分子量の基準を確認しない

混合ガスでは、平均分子量が dry 基準か wet 基準かで結果が変わります。SDS、分析表、仕様書に書かれた組成基準を確認してください。

高圧でも Z=1 とみなす

常圧付近の概算では便利ですが、高圧条件では圧縮係数による補正が必要になることがあります。特に購買仕様や設備設計の値として使う場合は、物性資料に戻る必要があります。

関連して確認したいページ

• 圧力の絶対圧・ゲージ圧・真空基準を確認したい場合は、圧力基準のガイドを先に確認してください。
• 温度や圧力から物性値を推算する前には、物性推算前チェックのガイドで適用範囲を整理してください。
• Nm3/h や標準状態との関係を見る場合は、標準状態・基準状態のページも合わせて確認してください。