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水の物性値 ~密度、粘度、比熱、表面張力、飽和蒸気圧~

本記事ではCAE(Computer Aided Engineering)や科学技術計算をする際に使用する水の物性値について示します。

1.水の密度 \rhokg/m^3

CAEなどで水の状態変化を計算する際は、下表を用いると計算することができます。

Table 1 Density of water (kg/m^3)

なお、水蒸気のみ扱う場合は、ファン・デル・ワールスの状態方程式で近似的に求めると便利です。

ファン・デル・ワールスの状態方程式
P = \frac{nRT}{V-bn} \,-\, \frac{an^2}{V^2} \tag{1}

P:気体の圧力(単位:Pa\,(abs.)a:分子間力の大きさを示す定数(単位:Pa\cdot m^6/{mol}^2V:気体の体積(=気体が入っている容積の体積)(単位:m^3b:分子自体の体積を示す定数(単位:m^3/moln:物質量(単位:mol、絶対温度(単位:K

R:普遍気体定数(8.31446261815324 J/(K \cdot mol)

水蒸気の分子間力の大きさを示す定数a553 \times 10^{-3} \, Pa \cdot m^6/{mol}^2、分子自体の体積を示す定数b33.0\times10^{-6} \, m^3/molとなります。
また、水のモル質量は18.01528\,g/molです。

なお、気体の体積Vを求める際には数値計算(ニュートン・ラフソン法など)によって求める必要があります。

MATLABによる非線形方程式の解法【第2回】

2.水の飽和蒸気圧 P_skPa\,(abs.)

温度と飽和蒸気圧との関係を下表に示します。

Table 2 Saturated steam pressure (kPa\,(abs.))

3.水の各種物性

圧力が1\,atm(飽和温度以上は飽和圧力)のときの密度、粘度、動粘度、比熱、熱伝導率、プラントル数、膨張率、表面張力を下表に示します。

Table 3 Physical properties of water

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