密度は物質の基本的な物理量で、単位体積当たりの質量を表します。密度は材料選定や浮沈、混合物の挙動など、さまざまな現象を理解する上で重要な指標です。本記事では、密度に関する10問のクイズを通して、その理解を深めていただきます。密度に関する基礎知識から、単位換算や密度の最大値、比重による浮沈の判断など、多岐にわたるトピックを取り上げています。密度に関する基礎知識の確認や、日常生活での応用力を養うことができる内容となっています。ぜひお楽しみください。
Q1 : 比重（比重＝水に対する密度比）が0.6の物体について、淡水（ρ≈1000 kg/m³）と海水（ρ≈1025 kg/m³）での挙動はどれか？
比重0.6は水（基準の淡水）に対する密度比であり、物体の密度は0.6×1000＝600 kg/m³となります。海水は淡水より密度が高く約1025 kg/m³なので、どちらの液体でも物体の密度（600 kg/m³）は液体の密度より小さく、浮力が重力を上回って浮きます。したがって「淡水・海水とも浮く」が正解です。
Q2 : 金（Au）と鉛（Pb）を比べたとき、密度が大きいのはどちらか？
元素ごとに原子質量と格子構造が異なるため密度も異なります。金の密度は約19.32 g/cm³、鉛は約11.34 g/cm³で、金の方がかなり密です。形状や空洞は見かけの平均密度を変えますが、材料そのものの真の密度（固体塊としての密度）は金が鉛より大きく、金は重く高密度であるため正解は「金（約19.32 g/cm³）」です。
Q3 : 等しい体積で密度2.0 g/cm³の物質と密度4.0 g/cm³の物質を混合して均一な一体を作った場合、全体の平均密度は？（体積比1:1）
等しい体積を合わせる場合、平均密度は体積加重平均になり、(ρ1+ρ2)/2で計算できます。ここでは(2.0+4.0)/2＝3.0 g/cm³です。質量比で混ぜる場合は結果が異なる点に注意してください。問題文は体積比1:1なので単純平均が適用されます。したがって平均密度は3.0 g/cm³になります。
Q4 : 水の密度が最大になる温度はどれか？
純粋な液体水は温度によって密度が変わり、約4°Cで最大密度（約1.000 g/cm³）を示します。0°Cでは氷と水が共存する可能性があり、温度が上がると通常は熱膨張で密度が下がりますが、水は4°C付近で例外的に最大密度を取るため、湖沼などでは底層が4°C付近に保たれる現象が起こります。従って正解は4°Cです。
Q5 : 密度800 kg/m³の液体に質量2.0 kgの物体が完全に浮いているとき、物体が沈めている体積はいくらか？
浮力が物体を支えて浮いている場合、液体が押しのける体積（排除体積）Vは質量mを液体の密度ρで割ったものになります。V＝m/ρ＝2.0 kg／800 kg/m³＝0.0025 m³（＝2.5リットル）です。したがって正解は0.0025 m³で、他の選択肢は桁を誤った値です。
Q6 : 密度とは何を表す量か？
密度は物質の単位体積あたりに含まれる質量を表す基本的な物理量で、数学的にはρ＝m/V（ρ：密度、m：質量、V：体積）で定義されます。国際単位系ではkg/m³が用いられることが多く、日常的にはg/cm³（1 g/cm³＝1000 kg/m³）もよく使われます。体積に対してどれだけ質量が詰まっているかを示す指標であり、物質の浮沈、材料選定、熱膨張や混合物の取り扱いなど様々な現象の理解に不可欠です。したがって「質量÷体積」が正しい表現です。
Q7 : 銅の密度は約8.96 g/cm³である。これをSI単位のkg/m³に変換するとどれか？
g/cm³をkg/m³に換算するには、gをkgに、cm³をm³に直す必要があります。1 g/cm³＝1000 kg/m³なので、8.96 g/cm³＝8.96×1000＝8960 kg/m³です。選択肢のうち8960 kg/m³が正しく、例えば0.00896や896は単位換算を誤った結果です。工学や材料データではkg/m³で与えることが多く、銅は約8.96×10³ kg/m³と表記されます。
Q8 : 密度900 kg/m³の物体を水（1000 kg/m³）に浮かべた場合、物体の何％が水中に沈むか？
浮力の釣り合いから、浮かんだ物体の沈んだ体積比＝物体の密度／液体の密度になります。ここでは900／1000＝0.9、つまり体積比で90％が水中に沈み、10％が水面より上に出ます。パーセンテージで表すと90％沈むので、選択肢の「90%」が正解です。これは同じ原理で氷が水に浮く割合や船の喫水深の概算に応用できます。
Q9 : 体積が100 cm³のアルミニウム立方体（密度2.70 g/cm³）の質量はいくらか？
質量は密度×体積で求められます。アルミニウムの密度2.70 g/cm³に体積100 cm³を掛けると2.70×100＝270 gとなります。単位を揃えて計算しているため答えは270 gです。選択肢にある27 gや2.7 g、2700 gは桁を一つ間違えた値であり、正しくは270 g、必要に応じてkg単位では0.270 kgと表記します。
Q10 : 氷（固体の水）の典型的な密度は次のうちどれか？
常温付近の氷の密度は約0.917 g/cm³（約917 kg/m³）で、これは液体の水の最大密度（約1.00 g/cm³、4°C付近）より小さいため氷は水に浮きます。氷の格子構造は水分子間に比較的多くの空隙を含むため同じ質量で占める体積が大きくなり、密度が低くなるのが原因です。したがって約0.917 g/cm³が一般的な値です。
まとめ
いかがでしたか？ 今回は密度クイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回は密度クイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
