「体積百分率」と「重量百分率」の使い分けとは？日常生活での例を使って理系ライターがわかりやすく解説！

ライター／R175

関西のとある国立大の理系出身。学生時代は物理が得意で理科の教員免許持ち。教科書には出てこない日常の身近な現象に結びつけて分かりやすい解説を強みとする。

1.モノの割合を表す基準

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体積百分率も重量百分率も混合物の「割合（パーセント）」を表している点は共通で、割合の基準としているパラメータが異なるのもの。文字通り前者は「体積」を基準に、後者は「重量」を基準にしています。なぜ、これらの使い分けが必要になってくるのかについて最初に触れておきましょう。

その説明に入る前に以下の概念について解説したいと思います。

・空隙率

・真密度

・かさ密度

「化学」というより「紛体工学」等で出てくる用語ですが、概念としては非常にシンプルです。

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空隙率

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空隙率とは、物体と物体の「隙間」がある状態で存在する時の隙間部分の体積比率のことです。お米を容量180ccカップですくったとしましょう。180cc容器内は全てお米が占有しているかと言うとそうではありませんね。液体や気体などの連続体でない限り必ず隙間が出来ます。この隙間の割合が空隙率です。

例えば、一辺が4cmの立方体の容器に半径1cmの球を8個入れた場合の空隙率を計算してみましょう。容器内の体積は4×4×4cm3から64cm3。一方、半径1cmの球体の体積は4×π/3=4.19cm3で、これが8個あるので球の体積合計は33.52cm3。よって隙間部分の体積は64-33.52=30.48cm3から、空隙率は30.48÷64で47.6%です。

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真密度

真密度とは隙間の体積を除いて計算した正味の密度のこと。一般的にイメージする密度はこちらだも思います。例えば、上記の例で球1個が4gだったとしましょう。球体の真密度は球体の質量÷球体の体積であり、計算すると4g÷4.19cm3で0.95g/cm3です。

かさ密度

一方かさ密度とは、隙間の体積も含めて計算した密度のこと。上述の例なら、球8個分の質量が4×8=32gで、隙間も含めた体積は容器の体積のことなので4×4×4=64cm3。よってかさ密度は32g/64cm3で0.5[g/cm3]となります。

2.体積百分率

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字の通り、体積基準にした割合のことです。例えば、醤油大さじ1(15cc)、みりん大さじ2(30cc)、酢小さじ1(5cc)を混ぜた(合計50cc)時、醤油の体積百分率は30%、みりんは60%、酢は10%となります。体積で規定しているのでは、見た目で量の見当がつきますね。また、重さを測るためには機器が必要ですが体積なら容器が有れば測れてしまいます。料理中でも測りやすいですね。ただし、容器に入れた時の量(かさ密度)がある程度定まっていないと適用しづらいです。

みりんや醤油なら体積で測ってもほとんど誤差は出ませんが、例えば砂糖や小麦粉は大さじ容器などを用いて体積で測ると誤差が出やすいですね。容器に振動を与えると、体積が減ってしまいます。かさ密度が変わってしまうわけですね。そんな時に重量百分率の出番です。

3.重量百分率

字の通り、重量で規定して割合を示すものです。固体の存在割合を表すのによく使われます。例えば、小麦粉70g、砂糖20g、バター10gを混ぜた生地ならそれぞれ重量百分率は70%、20%、10%。小麦粉など粉体は保管状態によってかさ密度がばらつきやすいですが、重量百分率で規定すればその影響を受けずに済みます。レシピに粉物があるときは、重量で書いてあることも多いのはそのためです。ただし、料理中に電子天秤を出してくる手間が増えますが。

4.体積百分率と重量百分率の区別が必要な例

ここからは、体積百分率と重量百分率の区別を意識するであろう例を取り上げていきたいと思います。

飲酒後アルコールはいつ分解されるのか？

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ついついお酒を飲み過ぎたが、明日はドライブ。飲酒運転にはならないだろうか？体質によってアルコール分解速度はまちまちで、いつアルコールが抜けるか一概には言えません。しかし、明らかに身体中にアルコールが残っていそうなのか、おそらくほぼ全て分解されているのか、分解されているかどうか怪しいレベルなのか、ざっくりとした見当をつけたい時があることでしょう。

アルコール分解速度で検索するとよく見られるのが下記の数値ではないでしょうか。

体重(kg)×0.1≒1時間に分解出来るアルコール重量(g)

ここでポイントになるのが、アルコールが「重量」で書かれている点。しかしお酒は液体。どれくらい飲んだかと言うと体積で答えが出てくるでしょう。例えばビール中ジョッキ2杯(1000ml)と日本酒1合(180ml)飲んだとします。アルコール度数を使って摂取したアルコール量を求めることできますね。アルコール度数は一般的に体積百分率で表示され、ここではビールが5%、日本酒が15%だっとします。摂取したアルコール量はビールから50ml、日本酒から27mlで合計77mlです。

摂取したアルコール量は体積であるのに対し、アルコール分解速度の式で出てきているアルコール量は重量ですね。よって分解時間を求めるためにはアルコール77mlを重量に変換する必要があるのです。アルコール(エタノール)の比重は約0.8で密度の変動はほぼありませんから、77ml×0.8g/mlで重量は62g。体重60kgの人なら1時間に分解出来るアルコール重量目安は6gなので、完全に分解するには約10時間かかる計算です。