私たちが生きていく上で、空気は非常に重要な物質といえますが、この空気の存在やありがたさについて忘れてしまいがちですよね。
このように空気の存在に気付きにくいのは、「空気の質量を感じられにくい」ということが大きな理由として挙げられるでしょう。それでは、空気の重さはどれくらいなのか考えたとこはありますか。
ここでは「空気の質量や密度[g/cm3]と換算式」について解説していきます。
目次
空気の密度[g/L]や分子量はどれくらいか
まず、空気は窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴンなどから構成されるわけですが、およそ80％が窒素、20％が酸素と捉えることができます。
ここで、まずは空気の分子量を求めてみましょう。単純に、酸素の分子量32g/molと窒素の分子量28g/molに割合をかけて足すと計算できます。
具体的には、空気の分子量＝28 × 0.8 + 32 × 0.2 ＝28.8と求めることができるのです。
この空気の分子量を用いて、空気の密度を算出していきます。
このとき、1モルの気体の体積は常温常圧下で約22.4Lという性質があるため、22.4Lで28.8gとなります。
つまり、空気の密度は、28.8÷22..4＝約1.284 g/L と換算できるといえます。ただ、実際空気は二酸化炭素やアルゴンなども含むため、分子量の厳密な数値は28.966となります。こちらを使用した場合の厳密な空気の密度は、1.293となることを理解しておきましょう。
空気の密度の単位を［g/cm］に変換しよう
上述の空気の密度1.293の単位はg/Lでした。ただ、g/cm3表記で使用する場面も多くあるために、そちらへの換算も行っておきましょう。
具体的には、1L＝1000cm3であるため、空気の密度は0.001293g/cm3と計算できるのです。
きちんと理解しておきましょう。
空気の重さを求めてみよう【1立方メートル（m3：立米）あたりの質量】
このように、空気の密度と質量の求め方が理解できましたら、続いて空気の質量を計算していきましょう。
例題1
空気1m3（立方メートル）の重さはいくらでしょうか。密度1.293g/L（0.001293g/cm3）を使用して換算しましょう。
解答1
定義に従って計算していきます。
1m3＝1000Lであるため、1.293 × 1000 = 1293g＝約1.3㎏程度とわかります。
1000Lで1キロであるため、空気の軽さがよくわかりますね、
つまり、空気の密度に空気の体積をかけると空気の重さ（質量）に変換できると覚えておきましょう。
まとめ
ここでは、空気の密度、分子量や質量（重量）の計算方法について確認しました。
空気の分子量は、構成元素である窒素（N2）や酸素（O2）などの、分子量や構成比を考慮して求めるといいです。
そして、この数値は１molあたりの質量でもあり、気体は常温常圧下で22.4L程度となるため、空気の密度は質量を体積でわるとよく、その数値は1.293g/Lと計算されます。この空気の密度の単位をg/cm3に変換すると、0.001293g/cm3と算出できることを覚えておくといいです。
なお、空気の重さを求めるときには、体積にこの空気の密度をかけるだけで求められます。
身近な物質の質量や密度を理解し、より毎日を楽しんでいきましょう。
