比重：物質の密度を水の密度と比較する指標

定義と関連用語

比重は、任意の基準物質を用いることができる、より一般的な概念である相対密度の特殊な場合である。基準に水を用いる場合には、「比重」という語が一般的に使われる。比較の対象となる基本的な量は、単位体積当たりの質量である密度である。実務上、計算には4℃での水の密度を約1,000 kg/m³とみなすことが多いが、実際の基準温度は慣例によって異なることがある。たとえば、一部の産業では20℃が広く用いられる。温度と圧力はいずれも密度に影響するため、比重の値は試料と基準の各密度に適用される温度と併せて解釈しなければならない。

測定方法

比重を求めるための実験室および現場での方法には複数ある。代表的な方法は次のとおりである。

• 浮ひょう・乳比重計：おもりを備えたガラス製の器具で、液体に浮かべると、校正済みの目盛りをもつ柄の位置が直接SGを示す。
• ピクノメーター：既知の容積をもつ密閉容器に試験液を満たして重量を測定する。質量と体積から密度を得て、そこからSGを計算できる。
• デジタル密度計：試料で満たした管の振動周波数を測定し、高精度に密度を決定する機器である。
• アルキメデスの原理：排除された流体の量または浮力を測定して固体の密度を推定し、比重を計算する。

用途と例

比重は、物質が水に沈むか浮くかを示すとともに、多くの実用的な作業で便利な比較値となるため、広く用いられている。代表的な用途には、醸造およびワイン製造における発酵の監視（SGの変化を追跡する）、自動車用・船舶用バッテリーの電解液の点検、石油・化学産業における品質管理、地質学および鉱業における鉱物・鉱石の特性評価、臨床検査がある。尿比重は、水分状態と腎機能に関する情報を与える。

重要な留意点と注目すべき事実

比重は温度に依存するため、公表されるSG値には必ず基準温度を添えるか、適切に補正を行うべきである。固体または液体を空気中で計量する際には、空気の浮力により小さな誤差が生じる。高精度の測定では補正を適用するか、浸漬法を用いる。「見かけの比重」という用語は、このような浮力の影響を除去していない場合に使われることがある。

定性的な例として、SGが1未満の液体や溶液は水に浮く。これには多くの有機溶媒が含まれる。一方、SGが1を超える物質は水に沈み、ほとんどの金属や多くの高濃度塩水がこれに該当する。比重の大きさは物質の同定や品質管理にも役立つ。産業工程では、SGのわずかな変化が組成や濃度の変化を示すことがある。

相対密度の慣例および温度補正についてさらに技術的な詳細が必要な場合は、分析化学と材料試験における専門文献および標準的方法を参照する。