比重・密度

2026年10月6日2026年10月31日

水に浮く樹脂のブロックと沈む金属の立方体、天びんで同じ重さになる小さな金属と大きなアルミのブロックのイメージ（AI で生成）

密度は、同じ大きさ（体積）あたりの重さ（質量）です。比重は、それを水と比べた倍率です。鉄が重く、アルミニウムが軽いと感じるのは、同じ大きさで比べたときの重さ、つまり密度が違うからです。ものづくりでは、部品の重さや材料費の計算、軽量化の材料選び、水に浮くか沈むかを使った材料の選別、液の濃さの管理など、あちこちで使います。このページでは、密度と比重の意味と単位、代表的な材料の値、水の密度と温度、重さの計算、軽さと強さを比べる比強度、測り方、粉の密度の種類、ものづくりでの効き方を、できるだけやさしく説明します。

ひとことで言うと

密度と比重とは

密度＝質量 ÷ 体積です。単位は kg/m³ や g/cm³ で、アルミニウムは約 2.70g/cm³、鉄は約 7.87g/cm³ です。

比重＝その物の質量 ÷ 同じ体積の水の質量で、単位はありません。水の何倍重いかを表し、数字は g/cm³ で表した密度とほぼ同じになります。

水・アルミニウム・鉄の1cm³の立方体をはかりに載せ、1.00g・2.70g・7.87gと重さが違うことを示した図 — 図1　同じ 1cm³ でも、物によって重さが違う
出典：ウィキペディア日本語版をもとに AI（Claude）で作成

1辺が1cm の立方体（1cm³）にして量ると、水は約1g、アルミニウムは約2.7g、鉄は約7.9g です。この1cm³ あたりのグラム数が、g/cm³ で表した密度です（ウィキペディア日本語版「密度」の表では、鉄 7.874、アルミニウム 2.70g/cm³）。比重で言うと、アルミニウムは水の約2.7倍、鉄は約7.9倍の重さです（編集部の解説）。

出典：密度｜ウィキペディア日本語版

定義と単位：密度は単位あり、比重は単位なし

密度ρ＝m÷Vと比重＝m÷m水の式、1g/cm³＝1kg/L＝1t/m³＝1,000kg/m³の換算を示した図 — 図2　密度と比重の式、単位の換算
出典：エー・アンド・デイ、ウィキペディア日本語版、コトバンクをもとに AI（Claude）で作成

エー・アンド・デイの比重測定キットの説明書は、密度を「試料の単位体積に含まれる質量」とし、ρ ＝ M ÷ V（M：質量、V：体積）で表しています。比重は、試料の質量と、同じ体積の 1013.25hPa（1気圧）・4℃の水の質量との比で、単位はありません。デジタル大辞泉（コトバンク）も、比重を、ある物質の質量と同じ体積の標準物質の質量との比で、ふつうは 4℃の水を標準物質にするとしています。

ウィキペディア日本語版（密度）は、SI の単位を kg/m³ とし、1g/cm³ ＝ 1kg/L ＝ 1t/m³ ＝ 1,000kg/m³としています。日本大百科全書（コトバンク）は、4℃の水の密度は 0.999973g/cm³ なので、比重の 0.999973倍が g/cm³ で表した密度に等しいが、実用上その差は無視してさしつかえないとしています。化学辞典（同）の比重の項は、関連する用語として相対密度を挙げています。比重は相対密度ともいいます（編集部の解説）。

なお、ウィキペディア日本語版（比重）は、比重は単位のない量なので、比べるときは「大きい・小さい」と言うのが正しいとしています。

出典：比重測定キット AD-1653 取扱説明書｜エー・アンド・デイ、比重（デジタル大辞泉・日本大百科全書・化学辞典）｜コトバンク、密度｜ウィキペディア日本語版、比重｜ウィキペディア日本語版

代表的な材料の値

金・タングステン・鉛・銅・SUS304・鉄・ジルコニア・チタン・アルミナ・アルミニウム・PTFE・マグネシウム・POM・ABS・水・超高分子量ポリエチレンの密度の棒グラフ — 図3　材料の密度の例
出典：ウィキペディア日本語版、日鉄ステンレス、京セラ、ミスミをもとに AI（Claude）で作成

材料	密度（g/cm³）	出典
金	19.30	ウィキペディア日本語版
鉛	11.34	ウィキペディア日本語版
銅（純銅）	8.96	ウィキペディア日本語版
タフピッチ銅 C1100／黄銅 C2801	8.89／8.40	滑川軽金属
ステンレス SUS304／SUS316	7.93／7.98	日鉄ステンレス
鉄（純鉄）	7.874	ウィキペディア日本語版
ジルコニア（ZO201N）	6.0	京セラ
チタン	4.506	ウィキペディア日本語版
アルミナ（AO479S）	3.9	京セラ
窒化ケイ素（SN240O）	3.3	京セラ
アルミニウム	2.70	ウィキペディア日本語版
ふっ素樹脂（PTFE 系）	2.14〜2.2	ミスミ
マグネシウム	1.738	ウィキペディア日本語版
ポリアセタール（POM）	1.41	ミスミ
MC ナイロン	1.16	ミスミ
ABS	1.05	ミスミ
超高分子量ポリエチレン	0.94	ミスミ
天然ゴム（純ゴム）	0.92	ニチアス
フッ素ゴム（純ゴム）	1.80〜1.82	ニチアス

金属では、鉄・ステンレス・銅が 7.9〜9g/cm³ 前後、チタンが約4.5、アルミニウムが約2.7、マグネシウムが約1.7です。マグネシウムについて、ウィキペディア日本語版は、比重1.74で実用金属の中で最も密度が小さいとしています。樹脂の多くは 0.9〜1.5 前後で、ふっ素樹脂は 2.14〜2.2 と重めです（ミスミの表）。ファインセラミックスは、アルミナ 3.9、ジルコニア 6.0 などです（京セラの特性表）。

同じ「ステンレス」「銅」でも、種類によって少し違います（日鉄ステンレスのカタログの「基本質量」（kg/mm/m²。数字は g/cm³ の密度と同じ）では SUS304 が 7.93、SUS316 が 7.98。滑川軽金属の一覧では、タフピッチ銅 C1100 が 8.89、黄銅 C2801 が 8.40）。樹脂やセラミックスの値はメーカーの代表値で、グレードや充填材で変わります（ミスミは保証値ではないとしています）。ゴムの値は、配合前の純ゴムの値です（ニチアスの表）。

出典：密度｜ウィキペディア日本語版、マグネシウム｜ウィキペディア日本語版、ステンレス冷延鋼板製造鋼種・特性と用途｜日鉄ステンレス、銅製品（比重の一覧）｜滑川軽金属、ファインセラミックス材料特性表｜京セラ、エンジニアリングプラスチック特性｜ミスミ、主要ゴムの特性と用途｜ニチアス

水の密度と温度

水の密度が約4℃で最大の999.97kg/m³になり、20℃で998.2、100℃で958.4kg/m³へ下がるグラフ — 図4　水の密度は約4℃でいちばん大きい
出典：chem-casts、ウィキペディア日本語版をもとに AI（Claude）で作成

ウィキペディア日本語版（密度）は、水の密度は 1気圧・3.984℃で 999.97495kg/m³（0.99997495g/cm³）としています。IAPWS-95（水の性質の国際的な式）による 1bar の水の表では、0℃で 999.8、20℃で 998.2、50℃で 988.0、100℃で 958.4kg/m³ です。水は約4℃でいちばん重く、それより冷たくても温かくても軽くなります。0℃から100℃で約4％小さくなります（編集部の計算）。

比重の基準を「4℃の水」にしているのは、このためです。一方、ふだんの測定では室温の水を使うので、エー・アンド・デイの説明書は、使う液体の温度で液体の密度が変わるとし、温度計で水温を測って、表から水の密度を求める手順にしています（下の「測り方」）。

出典：密度｜ウィキペディア日本語版、Water Density Table 0–100°C（IAPWS-95）｜chem-casts、比重測定キット AD-1653 取扱説明書｜エー・アンド・デイ

浮くか沈むか：比重が1より大きいか小さいか

50％エタノール・水・15％食塩水に樹脂を入れ、PP・PE・PS・ABS・PVC・PETが浮くか沈むかを示した図 — 図5　液の比重より軽い物は浮き、重い物は沈む（樹脂の比重判定試験）
出典：広島県立総合技術研究所食品工業技術センターをもとに AI（Claude）で作成

ウィキペディア日本語版（比重）は、比重が1より大きい物は水に沈み、1より小さい物は水に浮くとしています。液の中の物は、押しのけた液の重さと同じ大きさの浮力を受けます（アルキメデスの原理。エー・アンド・デイの説明書）。物の比重が液の比重より小さければ、浮力が重さに勝って浮きます（編集部の解説）。

広島県立総合技術研究所の異物分析マニュアルは、樹脂の異物の種類を見分ける方法として、50％エタノール・水・15％食塩水に入れて浮き沈みを見る比重判定試験を紹介しています。水に浮くのは PP（ポリプロピレン）と PE（ポリエチレン）で、PS・ABS・PVC・PET は沈みます。15％食塩水では PS と ABS が浮き、PVC と PET は沈みます。50％エタノールでは PP が浮き、PE は沈みます。発泡しているもの、表面積の大きいもの、複合材料は挙動が違うので注意が必要としています。

三菱電機は、プラスチックのリサイクルで、細かく砕いた混合プラスチックを水に入れると、水より軽い（比重の小さい）PP だけが浮かび上がり、ABS や PS は沈むので、PP を選別できると説明しています（比重選別）。これは PP・ABS・PS が混ざっている場合の話で、PE が混ざっていれば PE も水に浮きます（上の広島県の表。編集部の補足）。

出典：比重｜ウィキペディア日本語版、比重測定キット AD-1653 取扱説明書｜エー・アンド・デイ、異物分析マニュアル（樹脂の比重判定試験）｜広島県立総合技術研究所食品工業技術センター、プラスチックリサイクルのヒミツに迫る②｜三菱電機

重さの計算：体積 × 密度

1m×2m×厚さ3mmの板の体積6,000cm³に密度をかけ、SUS304 約47.6kg、鉄約47.2kg、アルミニウム約16.2kg、マグネシウム約10.4kg、ABS 約6.3kgになる計算例 — 図6　同じ板でも、材料で重さがこれだけ違う
出典：ウィキペディア日本語版、日鉄ステンレス、ミスミをもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

重さの求め方

重さ［g］＝体積［cm³］× 密度［g/cm³］

重さ［kg］＝体積［m³］× 密度［kg/m³］

1m × 2m、厚さ 3mm の板を例にします。体積は 100cm × 200cm × 0.3cm ＝ 6,000cm³ です。鉄（7.874g/cm³）なら 6,000 × 7.874 ＝約47,200g、つまり約47.2kg、アルミニウム（2.70）なら約16.2kg、マグネシウム（1.738）なら約10.4kg、ABS 樹脂（1.05）なら約6.3kg です（編集部の計算）。

材料費の計算にも比重を使います。日本オペレーションズ・リサーチ学会の学会誌の記事は、プレス金型でコイル材から部品を抜くときの素材費を「送りピッチ × コイル幅 × 板厚 × 比重 × 素材単価 − スクラップ重量 × スクラップ単価」で表しています。課題「材料費を下げたい」も参照してください。

出典：密度｜ウィキペディア日本語版、ステンレス冷延鋼板製造鋼種・特性と用途｜日鉄ステンレス、エンジニアリングプラスチック特性｜ミスミ、最適板取り自動計算システム（オペレーションズ・リサーチ 1987年4月号）｜日本オペレーションズ・リサーチ学会

軽さと強さを比べる：比強度・比剛性

ステンレス鋼304・アルミニウム合金・チタン合金・マグネシウム合金・CFRPの比強度の棒グラフ — 図7　比強度＝引張強さ÷密度の例
出典：ウィキペディア日本語版をもとに AI（Claude）で作成

軽い材料が、そのまま良い材料とは限りません。ウィキペディア日本語版（比強度）は、比強度＝引張強さ ÷ 密度とし、軽いわりに強いかを表すとしています。同じ記事の表（材料ごとの代表値。チタン合金は Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr という特定の合金、ステンレス鋼304 の密度は 8.00 の値）では、ステンレス鋼304 が 63.1、アルミニウム合金が 222、チタン合金が 260、マグネシウム合金が 274、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）が 785kN·m/kg です。CFRP は、同じ重さで比べるとステンレス鋼の10倍以上の強さがある、ということになります（編集部の計算）。

かたさ（たわみにくさ）を重さあたりで比べるときは、ヤング率 ÷ 密度（比剛性）を使います。日本製鉄技報は、板の曲げで変形する部分を減らした構造について、重さあたりの剛性はヤング率 ÷ 密度に比例し、金属ではこの値がほぼ一定（約26×10⁶m²/s²）だとしています。アルミニウムは密度もヤング率も鉄の約3分の1なので、同じ形のまま材料だけ替えると、軽くなるぶん、たわみやすくなります。軽くしてかたさを保つには、板を厚くする、断面の形を工夫するなどの設計が必要です（編集部の解説。くわしくは基礎知識「剛性」・「ヤング率」）。

課題「鉄をアルミ・樹脂・複合材に替えて軽くしたい」・「薄く軽くすると強度が足りない」では、材料を替えたときの板厚と重さを計算しています。

出典：比強度｜ウィキペディア日本語版、剛性評価技術に基づく剛性向上と軽量化の両立｜日本製鉄技報第412号

密度・比重の測り方

空気中の重さ50.00gと水中の重さ43.65gから、浮力6.35gと密度約7.86g/cm³を求める液中ひょう量法の計算例 — 図8　液中ひょう量法（アルキメデス法）の計算例
出典：エー・アンド・デイをもとに編集部が計算し、AI（Claude）で作成

液中ひょう量法の式（固体）

ρ ＝ A ÷（A − B）×（ρ₀ − d）＋ d

A：空気中の重さ　B：液体中の重さ　ρ₀：液体の密度　d：空気の密度（約0.001g/cm³）

固体の密度は、空気中の重さと、液の中につるしたときの重さの差（浮力）から、体積を求めて出せます。エー・アンド・デイの説明書は、この式で試料の密度を求めるとしています。ここからは編集部が置いた例です。空気中で 50.00g、20℃の水（998.2kg/m³ ＝ 0.9982g/cm³）の中で 43.65g の金属なら、空気の浮力を省くと、50.00 ÷（50.00 − 43.65）× 0.9982 ≒ 7.86g/cm³ で、鉄に近い値です（編集部の計算）。

液中ひょう量法・比重瓶・浮ひょう・振動式密度計・気体置換法の模式図 — 図9　密度・比重の測り方の例
出典：エー・アンド・デイ、ウィキペディア日本語版、山梨県産業技術センター、日鉄テクノロジーをもとに AI（Claude）で作成

液中ひょう量法：上の方法です。固体のほか、体積のわかった浮き子を液に沈めて、液体の密度も測れます（エー・アンド・デイ）。
比重瓶（ピクノメーター）・浮ひょう（浮秤）：ウィキペディア日本語版（比重）は、液体の比重を測る比重計として、浮秤（法律上は「浮ひょう」）や比重瓶を挙げています。浮ひょうは液に浮かべて、沈んだ深さの目盛りを読みます。
振動式密度計：山梨県産業技術センターは、U字形のガラス管に試料を入れて振動させ、固有の振動の周期から密度を求める装置で、日本酒のアルコール濃度を求めるのにも使うとしています。
気体置換法：日鉄テクノロジーは、試料室と膨張室の間でヘリウムの圧力の変化を測り、試料の体積を求める方法とし、液に触れさせたくない試料や、内部に細孔のある試料の測定に向くとしています。

出典：比重測定キット AD-1653 取扱説明書｜エー・アンド・デイ、比重｜ウィキペディア日本語版、密度比重計｜山梨県産業技術センター、気体置換法による密度測定の解説と測定例｜日鉄テクノロジー

真密度・見かけ密度・かさ密度

粉や、内部にすき間のある物では、どこまでを体積に数えるかで密度の値が変わります。ウィキペディア日本語版（密度）は、次のように分けています。

真密度：表面や内部の気孔を除いた、物そのものの体積で割った密度
見かけ密度：表面の気孔は除くが、内部の気孔を含めた体積で割った密度
かさ密度（嵩密度）：粉を容器に詰め、粒どうしのすき間も体積とみなした密度。振動させて詰めたものはタップ密度

同じページは、一般に真密度 ≧ 見かけ密度 ≧ かさ密度になるとしています。日鉄テクノロジーは、気体置換法で得られる密度は、外部とつながっていない内部の空間（閉細孔）がない試料では真密度、ある試料では見かけ密度になるとしています。京セラの特性表も、密度は見掛密度・かさ密度の値で、多孔質の材料はかさ密度の値だと注記しています。カタログの密度を比べるときは、どの密度かを確かめます（編集部の解説）。

出典：密度｜ウィキペディア日本語版、気体置換法による密度測定の解説と測定例｜日鉄テクノロジー、ファインセラミックス材料特性表｜京セラ

ものづくりでどう効くか

重さ・材料費、軽量化、材料の選別、液の管理、X線検査、焼結と粉の品質で密度・比重が効く所の整理 — 図11　ものづくりで密度・比重が効く所
出典：日本オペレーションズ・リサーチ学会、ウィキペディア日本語版、広島県立総合技術研究所食品工業技術センター、MONOist、日新電子工業、日本粉末冶金工業会、粉体工学用語辞典（粉体工学会）をもとに AI（Claude）で作成

重さ・材料費：体積 × 密度で重さを出し、材料費の見積もりにも使います（上の「重さの計算」）。
軽量化：密度の小さい材料に替えるときは、比強度・比剛性で比べ、かたさが下がる分を形で補います（上の「比強度・比剛性」）。
材料の見分け・選別：水や食塩水での浮き沈みで樹脂の種類のあたりをつけ、リサイクルでは比重の差で分けます（上の「浮くか沈むか」）。
液の管理：MONOist の記事は、鉛バッテリーの電解液（希硫酸）の比重は満充電で1.280になるように出荷され、満充電にしたあとの比重を測って、1.280 からどれだけ下がっているかで性能を判断するとしています。
X線検査：日新電子工業は、X線は物質の密度が高いほど通り抜けにくいため、鉄やステンレスなど密度の高い物は検出しやすく、樹脂やゴムなど密度の低い物は検出しにくいとしています。課題「異物が混入する」も参照してください。
焼結部品・粉：日本粉末冶金工業会は、MIM（金属粉末射出成形）では焼結後の相対密度（すき間のない材料と比べた密度の割合）が95％以上になり、物性も溶製材並みになるとしています。粉体工学会の用語辞典は、粒子の密度の差による偏析（密度偏析）は、ふつうの混合物では密度が2〜3倍しか違わないので、粒の大きさによる偏析ほど目立たないとしています。課題「撹拌・混合のむらをなくしたい」も参照してください。
遮音：日本建設業連合会の用語解説は、気密で均質な板では、1m² あたりの質量（面密度）が大きいほど、また周波数が高いほど音を通しにくくなり（質量則）、面密度を2倍にすると透過損失は約5dB 大きくなるとしています。コインシデンス効果で、質量則より遮音が下がる周波数の帯域もあるとしています。課題「軽くすると振動・騒音が増える」も参照してください。