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科学

空隙率(ポロシティー:多孔度)の計算方法【真密度と見かけ密度の換算(変換)】

科学的な解析を行う際に、計算が必要となる場面が多くあります。

例えば、粉体や多孔体(多孔質)の物体に関する分野でよく空隙(隙間)の割合を求める機会がよくあるわけですが、どのような求め方をしているのか理解していますか。

ここでは、空隙率(多孔度:ポロシティー)の計算方法と真密度・みかけ密度との関係性について解説していきます。

空隙率(多孔度)の計算方法と真密度とみかけ密度との換算(変換)方法

まず、空隙率とは多孔質(小さな穴がたくさん空いている物体)における空洞(穴:孔)の部分の割合のことを指しており、以下のようなイメージです。

なお、空隙率は別名多孔度とも呼ぶことも理解しておくといいです。

そしてこの空隙率の公式(計算式)として、空隙率=空隙の体積/全体積と計算することができるのです。

空隙率(多孔度)と真密度と見かけ密度の変換(換算)方法

なお、空隙の体積が測定できればその数値をそのまま使用することで、空隙率(多孔度)を計算することができます。

ただ、測定が困難な状況になることも多々あり、この場合では真密度と見かけ密度によって、空隙率(多孔度)を求めることができます。

真密度とは物質本来の密度のことを指しており、上の多孔体における中身が詰まっている部分の密度のことを表しているのです。

一方で見かけ密度とは、言葉の通り見かけの密度を指し、多孔体の場合は空隙も含めた全体の質量を、空隙も含めた全体の体積で割ったものに相当するのです。

よって、空隙率(多孔度)=(1-見かけ密度/真密度)という計算式で表すことができるのです。

この空隙率の概念が良く出てくるものなので、きちんと理解しておくといいです。

空隙率(多孔度)の計算問題を解いてみよう【真密度や見かけ密度との換算(変換)方法】

それでは、空隙率の扱いに慣れるためにも計算問題を解いてみましょう。

例題1

ある多孔体において、その素材の真密度は1.5g/cm3です。ただ、中には空隙が一定数存在するために、見かけ密度としては1.2g/cm3となっています。

この場合多孔体の空隙率(多孔度)はいくらになるでしょうか。

解答1

上の空隙率と見かけ密度・真密度の換算式を元に計算していきます。

空隙率=(1-1.2/1.5)=0.2=20パーセント=20%と求めることができました。

まとめ

ここでは、空隙率(多孔度)の意味や計算方法について、関連用語の見かけ密度・真密度と共に解説しました。

空隙率とは、多孔体などにおける空隙(空間:隙間)の割合を示しています。よって、直接空隙率を計算できる際には、そのまま計算さればいいのですが、対応できないケースも多くあります。

このような場面では、空隙率=1-見かけ密度/真密度で求めることができることも覚えておくといいです。

空隙率を始めとした科学用語を理解して、毎日の業務に活用していきましょう。

 

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アラサーの男性です。自分が今まで経験・勉強してきた「エクセル」「ビジネス用語」「生き方」などの情報を、なるべくわかりやすく、楽しく、発信していきます。 一緒に人生を楽しんでいきましょう