水の比重

　昔、学校で水の比重は４℃で最大になり、その時の比重を１と決めた。（４℃の水１立方センチが１ｇでありその時の比重を１と定める。）と習いました。最近ある記事で「４℃での水の比重は0.999972である。」と書いていました。それは他に比重を決める基準があるということですよね。その基準は何かを教えてください。よろしくお願いします。

No.2 ベストアンサー 回答者： old98best 回答日時： 2004/09/14 08:23

比重は、体積と質量（重さではありません）の比率で計算します。

質量とは物質の重さの事ですが、実際の重さは地球の引力に関係して地面の海抜高などの影響を受けます。
そのために、引力を１と仮定した重さから質量が定められています。

さて、質量は最初は水の質量を元にして計算して、それを元に原器という、質量の元となる、おもりのような物を作成しました。
現在では、その原器が唯一絶対の質量の元となっています。
で、後になって水の比重をこまかく測定したら、原器にくらべて１よりもわずかに小さかったという事になったので、水の比重は１では無い事になりました。

長さの基準を決める時に、地球の１周の長さを４万キロメートルとしてメートルの原器を作り、その原器を唯一絶対の長さとした後で、実は地球の１周はそれよりも小さかった事が分かったという話は有名ですがそれと同じです。

参考ＵＲＬも見てください。

参考URL：http://irws.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/itou/ice/i …

No.7 回答者： moccha 回答日時： 2004/09/14 23:22

皆さんが、回答されているように、長さ、重さ、時間などの基準となる値は、国際度量委員会というところで、厳密にさだめられています。

現在、その委員会で作成した「原器」を基準としている単位は、「重さ」です。

「原器」作成の基となった数値はご質問の通りですが、原器が作成されたころに比べて、測定精度が格段に向上した現在、原器が製作ミスがあったことが判明し、基準となる数値を特別な光の決まった振動数の距離などに置き換えました。(この数値はそのとき測定した原器の大きさに基づくようです)
そのため、現在では、水の最大密度がちょうど１になりません。

なお、重さに関しては現在でもキログラム原器が使用され、原本はフランスに、各国にそのレプリカが1つずつ配布されています。はかりメーカーなさらにそのレプリカを基準として、秤に目盛を打ちます。

No.6 回答者： Teleskope 回答日時： 2004/09/14 13:03

　

　
　
　No3です、数値が1ピッタリでない原因について補足します。（ 1ピッタリと 0.999972 との差異は小数以下5桁目。）

　長さの定義が変わった結果という説明；
光で定義した数値が 299792458 という半端な値になったのは、極力メートル原器に合わせたからです。数字は9桁ありますね、これはメートル原器の不確実さ（精度は8桁より低いらしい）を凌いでいます。ですからこれが原因ではありません。

　キログラム原器が不正確だった；
これが史実です。（No2で正解が書かれてたので言及しませんでしたが）辞典にも載ってるほどです。メートル法は最初、0℃の水で制定し、大金をかけて原器を作りましたが、後に重すぎた事が判明。しかし一度制定した法を曲げなかった。のちに温度を0℃から4℃に変えたのは一番重い水で誤差を小さくするため。（氷と混在する0℃の方が 温度を安定させやすいから 当初の定義の方が優れてますね。）

　4℃と3.98℃の違い；
まわりの人に聞いてみたら意外に居ますね。ｗ　都市伝説的に流布してるのかも知れません、実測値を見てみましょう。

http://216.239.59.104/search?q=cache:HA41dfT_r9Y …

0.1℃きざみの数値でも最小桁に現れて来ないので、0.02℃ではなおさらです。なお、御覧のとおり 1.0000… になる温度はどこにもありません。0℃の所の値がkg原器 の狂いを押しつけられた結果です。（No5で紹介のサイトは4℃で書いてますが、0℃の方が史実に即します。0.00℃の値から推測すると、1/0.999841=1.00016、0.16グラム多めに作ってしまったようです。）



　おまけ。
http://sts.kahaku.go.jp/sts/detail.php?18=%BB%BA …
　
　
　

No.5 回答者： betagamma 回答日時： 2004/09/14 08:44

#1です。

ここに詳しく載っていました.

http://muse.cc.kurume-it.ac.jp/home/general/sibh …

水　最大密度
水　体積が最小
などのキーワードでgoogle検索すると,出てくるようです。

No.4 回答者： sky-00 回答日時： 2004/09/14 08:36

あくまでも基準は水です。

水の体積が最小になる温度、言い換えれば、水の密度は最大になるのは　3.98℃です。
つまり、一般に水の比重は４℃が基準と言われますが、厳密には3.98℃なのです。
ですからこの0.02℃の差から、「水1 リットルは 1 kg」ではなく、厳密には「水1 リットルは 0.999972 kg」ということになるのです。

No.3 回答者： Teleskope 回答日時： 2004/09/14 08:24

　

　
　その「４℃での水の比重は0.999972である。」の、「比重」と書いてあるのが誤りで、正しくは「密度」です。密度なので数字に単位が付くべきです。

　学校で習った「４℃の水が比重の標準」は変わってません。ただし、比ですから比重には単位はありません。
たとえば「私の体重はA君の1.05倍です」の1.05が比重です。単位はありえません。
　A君の体重に相当するのが、「水は４℃で 0.999972kg/リットル である」です。

　物質の比重を測定して密度を求めるとき、比重→密度 への換算に0.99972kg/リットル を掛けるのです。
　
　

No.1 回答者： betagamma 回答日時： 2004/09/14 08:17

たぶん、こういうことだと思います。

kg,cmといった単位は、昔は、確かに、
＞４℃の水１立方センチが１ｇでありその時の比重を１と定める。
といった方法でしらべたのですが、その後、時代が経つにつれて、単位の定義は、もっとも精度が高く測れる測定法を使った定義に書き換えられていきました。詳しくは

http://ja.wikipedia.org/wiki/SI単位系

をご覧ください。
比重を決める基準ですが、比重＝一立方センチあたりの質量、です。なので、比重の基準があるわけではなく、
mの定義->cmの定義->一立方センチの定義
kgの定義->gの定義
として作られた（計算で求める）単位です.こういうのを、合成単位といいます。
上にあげたページによると、
質量=kg原器の質量
1m＝1/299,792,458 秒の時間に光が真空中を進む距離
となっています。質量は、昔から定義がかわっていないのですが、1m=100cmの定義が、昔＝４℃での水一立方センチ＝1g、の時代とは変わっています。定義がかわったので、４℃での水の比重は0.999972である、ということになったのだと思います。