窒素の密度計算
窒素ガスの密度を、温度・圧力条件から計算します。30℃・1 atmの代表値をすぐ確認しつつ、 高圧条件では実在気体EOSで密度、圧縮係数Z、理想気体との差、粘度・動粘度の目安もまとめて表示します。
CALCULATION SCOPE
計算の対象範囲
用途と条件の扱いを確認してから計算すると、物性値の取り違えを減らせます。
- 主な用途
- 窒素ガスの密度・圧縮係数Zを確認し、配管圧損、レイノルズ数、ガス流量の前提に使います。
- 推奨・検証条件
- 高精度（実在気体）: 250〜500 K、0.1〜20.2 MPa（絶対圧）
- 計算モデル
- Helmholtz型EOS（NIST/REFPROP・CoolProp相当）
- 条件外の扱い
- 1.2 atm以下では低圧近似を使えます。1.2 atmを超える高圧で高精度範囲外の条件は、近似へ切り替えずエラーで停止します。
すぐ使える代表値
30℃、1 atm付近で窒素ガスを扱うときの目安です。
出典: NIST Chemistry WebBook / Nitrogen fluid properties。正式な設計・保証値には、使用条件に合う最新の物性データを確認してください。
条件を変えて計算する
高精度（実在気体）の検証範囲は250〜500 K、0.1〜20.2 MPaです。1.2 atm以下は低圧近似で計算し、 それを超える高圧で範囲外の条件は結果を出さずエラーで停止します。
計算結果
条件: 30.00 ℃ / 303.15 K、 1 atm（101325 Pa）
NIST確認値との比較
30℃でのNIST WebBook確認値に対し、ページ内の窒素EOSで同等の値になることを確認しています。 低圧では理想気体に近い一方、高圧では圧縮係数Zと密度差を確認してから配管計算へ渡すのがおすすめです。
| 圧力 | NIST密度 kg/m³ | Z |
|---|---|---|
| 0.101325 MPa | 1.1263091 | 0.999843 |
| 5 MPa | 55.695897 | 0.997745 |
| 10 MPa | 110.35741 | 1.007097 |
| 20 MPa | 209.90190 | 1.058977 |
計算式と定数
検証範囲内では窒素のHelmholtz型EOSで密度を求めます。密度は配管圧損、レイノルズ数、ガス流量換算で 粘度と同じくらい効いてくるため、温度・圧力が変わる場合は1 atm代表値をそのまま使わないようにしてください。
| 項目 | 値 |
|---|---|
| molecular_weight | 28.01348 g/mol |
| critical_temperature | 126.192 K |
| critical_pressure | 3.3958 MPa |
| critical_molar_density | 11183.901 mol/m³ |
| density_model | Helmholtz EOS (Span/CoolProp Nitrogen) |
| transport_correlation | Lemmon-IJT-2004 |
| validated_range | 250-500 K, 0.1-20.2 MPa |
FAQ
窒素の密度は30℃でいくつですか？
30℃、1 atm付近では、NIST確認値として 1.1263091 kg/m³（1.1263091 g/L）が目安です。
kg/m³ と g/L は同じ数値ですか？
はい。密度では 1 kg/m³ = 1 g/L なので、数値は同じです。配管計算やレイノルズ数では kg/m³ にそろえると扱いやすくなります。
なぜ高圧ではZが必要ですか？
理想気体ではZ=1として ρ = PM / RT で密度を求めますが、高圧では分子間相互作用の影響でZが1から外れます。 Zを使った実在気体計算では ρ = PM / (ZRT) となり、圧損・流量・レイノルズ数に使う密度のずれを小さくできます。
高圧では理想気体密度を使ってよいですか？
低圧では近い値になりますが、高圧ではZが1から外れ、密度差が無視できなくなる場合があります。 このページでは検証範囲内で実在気体EOSを使い、理想気体との差も表示します。
配管圧損やレイノルズ数にはどの密度を使いますか？
配管内の実際の温度・圧力に合わせた密度 kg/m³ を使ってください。常圧の代表値を高圧条件に流用すると、 レイノルズ数、圧力損失、Nm³/hと実流量の換算で誤差が大きくなることがあります。
粘度ページとどう使い分ければよいですか？
密度を主に見たい場合はこのページ、粘度・mPa·s・cP・動粘度を主に見たい場合は窒素粘度ページが便利です。 どちらも同じ窒素物性モジュールを使っているため、同じ温度・圧力条件でそろえて確認できます。