1ではない?なぜ水の密度は0.99997 g/cm³なのか


定規

水の密度はなぜぴったり1cm³あたり1gなのでしょうか?

前回単位についての記事を描いたところ、「なぜ水1gの密度は1g/cm³なのか?」という質問が届きました。

実はこれは前回の記事にもかいたとおり、あたりまえといってしまえば当たり前のことなんですね。

あれ?なんか変なのが混じっている!?

まずはSI単位系について見てみましょう。
SI単位系でちょっとあれ?っともうコトがあるんです。

例えば、1m。これは、1mを決めてから、
1mの1000倍で1kmといように単位が決められています。

基本となる単位は1mです。

また時間の単位秒は、まずは1秒をきめて、
その3600倍が1時間というようになっており、
基本となる単位は1秒です。

でもちょっとおかしな単位があるんです。重さの単位。

kgだけはgではなく、kgを決めてから
その1000分の1としてgが決められています。

なぜkgから決めれたのか?

はじめに1kgが決められたのは、1mが決められてからです。

当初、10cmの立方体(体積は10cm^3)に入る水の量、それを1kgと定義しました(19世紀初頭)。

10×10×10[cm^3]の水=1[kg]

ですから、水の密度が1cm^3あたり1gというのは当たり前なんですね。

1000[cm³]=1000[g]

1[cm³]=1[g]

ちょっとまてよ・・・教科書には正確に「1」とは書いていないじゃないか

よく教科書を見ると、
厳密に密度は1g/cm³になっていないことにも
気がつくと思います。

例えば、Googleで水の密度と検索をすると、

0.99997 g/cm³

とでてきます(1気圧4℃のとき)。1に近いは近いですが、微妙に違う。

なぜこのようなズレも生じているのでしょうか。

実は今は水1000cm³の質量が1kgと決められていません。
別の定義を使用しています。

というのも、水を正確に1000cm³はかることが非常に難しいからです。
正確な1000cm³の容器を用意して、高純度の水を使い、1気圧にたもちつつ、温度調整も必要になります。

というわけで、現在では1kgの国際キログラム原器(分銅)というものの重さ自体を、
1kgというようにして使われています。

つまり、1kgの定義が、水の質量から、人間が作った分銅の質量に変わったのですね。

ですから国際キログラム原器と比べると、
水の密度は少しずれてしまいます。

単位ってあまり学校では習いませんが、よく知っていくと面白いですね。
時間があれば、次回は電磁気学の単位についてもご紹介しようかなと思います。

前回も紹介しましたが、単位に関する本はたくさんでていますが、おすすめはこちらです。

先日改訂版がでました。普通によめて、奥の深い本となっています。

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