粒子密度・とは？中学生にもわかるやさしい解説と日常の例共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

粒子密度・とは？

「粒子密度」とは、単位体積あたりに含まれる粒子の数のことを指します。ここでいう粒子は分子や原子を指します。つまり、体積1立方メートルの中に何個の粒子があるか、を数える考え方です。

基本の定義と式

粒子密度は N / V で表され、N はその体積内の粒子の総数、V は体積です。単位は一般に「個/m^3」または「 m^-3 」と書かれます。日常会話では「1リットルあたり何個の粒子か」というように、単位を cm^-3 や L^-1 で表すこともあります。

質量密度との違い

質量密度は物質の重さの濃さを表す量で、単位は kg/m^3 です。一方、粒子密度は「粒子の数の濃さ」を表します。これらは関連しますが、別々の概念です。

どうやって測るの？

実験的には、理想気体の法則などを使って推定します。空気のような気体は温度と圧力で粒子の数が変化するので、条件を決めて計算します。理想気体の近似を使うと、n = N / V の値を、温度 T、圧力 P、モル質量 M からも求められます。

身近な数値の目安

空気の粒子密度はおおよそ 2.5×10^25 個/m^3（室温・大気圧のときの近似）です。

水中の水分子の粒子密度は約 3.3×10^28 個/m^3 です。

1リットルの水には約 3.3×10^25 個 の水分子が含まれます。

計算の小さな演習

例として、1モルの気体を標準状態（0°C、1 atm）で体積22.4 Lに入れるとします。粒子数はアボガドロ定数 N_A = 6.022×10^23 個/mol です。したがって、粒子密度は

n = N / V = (6.022×10^23) / 0.0224 m^3 ≈ 2.69×10^25 個/m^3

粒子密度と日常のイメージ

人が多い教室のように粒子がぎゅうぎゅう詰めになっていると粒子密度は高く、空いた部屋のように人が少ないと粒子密度は低くなります。気体は分子の間隔が大きいため、粒子密度が変わりやすいのが特徴です。

表で見る比較

<th>項目

粒子密度	質量密度
意味	単位体積あたりの粒子の数	単位体積あたりの質量
単位	個/m^3	kg/m^3
代表的な例	空気、液体、固体の粒子数	水の密度は約1000 kg/m^3