どうして海は川や湖よりも浮きやすいの?比重とは?

2020年3月15日身の回りの科学

海は、川や湖のような淡水に比べて浮きやすいですよね?それはなぜなのでしょうか?

その答えを言ってしまうと海が塩水だからです。

ではなぜ海水は淡水に比べて浮きやすいのでしょうか?

解説していきましょう。

1.密度

このお話を理解するにはまず密度について学ばなければいけません。

密度とは?

密度は単位体積あたりの質量を表します。これは少し難しい言い方なので簡単に説明していきましょう。

ここに1辺が5 cmの立方体があったとします。重さは125 gでした。

この立方体の体積は5 cm×5 cm×5 cm=125 cm³となりますよね。

では、密度は体積あたりの重さですので

125 g÷125 cm³=1 g/cm³となるのです。

この場合1 cm³あたりの重さがどれくらいかを求めることができ、どちらが密度が大きいのか他のものと比べることができます。

密度は大きい小さいや高い低いで表します。

2.比重

密度が分かれば次は比重です。

比重とは、ある物質の密度と、標準物質の密度との比を表します。

この標準物質となる物質は一般的には水です。

大気圧下で水4℃の1㎝³あたりはほぼ1 gであるので、水の比重は限りなく1に近くなるため1としてこれを標準としています。

そして、この比重1の水を他の物質と比べることで、他の物質の比重を図ることができるというわけです。

つまり、比重とはある体積に入ってる水と、同じ体積に入っている違う物質の密度の違いを表しています。

そんなこと言ってもわかりにくいので、具体的に比重を計ってみましょう!

200 mLの計量カップを用意してください。

皆さん料理で使われると思うのできっと持っているはずです。

これを使えばなんと比重が計れてしまいます!!

いったいどうやって計るのでしょうか?

まず基本となる水を計ってみます。

このように水は200 mLでほぼ200 gになるはずです。

※大気圧下4℃という条件で200 gなので多少ズレはあります。

これを基準に考えて他の物質の比重を計ります。

この計量カップに計りたい物質を流し込み、カップいっぱいの重さをはかります。

すると水では200 gだったのに重かったり、軽かったりと違う重さになっているはずです。

計った物質の重さを水の200 gで割るのです!

すると、その物質の比重がわかります。

つまり水に比べてその物質がどれだけ重いか、軽いかで密度の比を判断しているということです。

例えば物質の重さが100 gだったとしましょう!

すると比重は、
100 ÷ 200 = 0.5
となります。

1よりもかなり小さいですよね。

つまりスカスカってことです。

1よりも比重が小さければ水よりも軽いということがわかります。

つまり密度は低いですよね?

逆に1よりも比重が大きければ、水よりも重い物質であるということがわかると思います。密度が高いのです。

ただし、このやり方では比重が計れるものは液体に限られますが、だいたいはこれで計ることができます。

比重を見れば水と比べて密度が高いか低いかを判断できるとお判りいただけたかと思います。では、なぜ海水では人が浮きやすいのでしょうか?

3.人が海水に浮きやすいのはなぜ?

では、水と海水でどう比重が違ってくるのでしょうか?

水は先ほども言った通り1ですよね。

海水には塩以外にもいろいろなものが溶けています。なので、水よりもつまっているため、比重が高くなるのです。

比重は気圧と温度でも変わるのですが、だいたい海水は24℃で1.024で、水は24℃で0.997となります。

水よりも海水はいっぱい詰まっているので比重も高いことがわかります。

つまり、海水の方が水よりも密度が高いということですね。

では、人はどうでしょうか?

人は個人差がありますが、比重はだいたい0.98~1.05と言われています。

空気を沢山吸えば比重は低くなりますし、空気を吐けば比重は高くなります。

では、ここで水と比べてみましょう。空気を吸った場合、水よりも比重が小さくなることがわかると思います。なので、体は浮いてくれるのです。

密度が小さい方が浮くのです。

つまり、海水よりも淡水の方が比重が低いため、海水の方が体は浮きやすいということもわかりますよね。

また、人によって沈みやすい沈みにくいがあると思います。なぜなら脂肪の方は比重が筋肉に比べ低いからです。そのため筋肉質の人は沈みやすくなったりします。

ちなみに死海のような塩湖はこの比重が1.2もあったりします。だからめちゃめちゃ浮くんです。

4.焼き菓子の生地

実は焼き菓子では比重がとても大切なんです。

例えばケーキのスポンジは生地にしっかりと泡が入ることでよく膨らみますね?

比重を計れば、その生地にどれくらい空気が入ったかを数字で表すことができます。

もし、たくさんのケーキを作ることになって生地を作るとしましょう。

生地の比重を合わせれば、同じくらいくらい膨らんでくれるので同じスポンジが焼けるということですよね。

生地の膨らみに関係しているのは比重だけではありませんが、まず、比重を揃えることで、同じ膨らみにすることができると言えるでしょう。

このようにお菓子作りにも比重は役立つのです。

お菓子の会社ではきちんと比重が計られ、定められた比重で生地を焼いているので品質が保持されています。

5.さいごに

海水の方が淡水よりも浮きやすいのは淡水よりも海水の方が密度が高かったからなんですね!

計量カップを使っていろいろなものの比重を計ってみるのも楽しいとおもいます。

例えば油とかを計ってみるとか、自由研究の課題にもなるかもしれません!

ぜひ色々とやってみて下さい!