密度の温度補正計算

液体密度の温度補正で確認できること

基準密度、基準温度、補正先温度、基準温度から補正先温度までの平均体膨張係数 beta から、液体密度の温度変化を近似的に補正します。 式に使う密度や係数は自動で選ばず、ユーザーがSDS、仕様書、測定データ、メーカー資料などから確認した値を入力します。

このページは、濃度換算、質量流量と体積流量の換算、レイノルズ数計算などに入れる前の「密度の前提確認」に使うことを想定しています。 物性データベース、成分検索、状態方程式、設計値決定のためのページではありません。

最初の分岐: 同じ液体条件に対応する密度と体膨張係数か

この近似式の結果を採用するには、基準密度と beta が同じ物質、組成、相、基準温度から補正先温度までの温度区間に対応している必要があります。値が1つでも別条件なら、数値だけを組み合わせません。

beta は、単一温度点の微分係数を広い温度範囲へそのまま流用する値ではありません。このページでは、対象区間で使える平均値またはその区間で一定とみなせる値が出典から確認できる場合だけ、一次近似として進めます。

表は横にスクロールできます。

入力前チェック

• 基準密度 rho_ref が、基準温度 Tref に対応する値か確認します。
• beta は、基準温度から補正先温度までの平均体膨張係数 [1/K] として入力します。線膨張係数をそのまま入れないでください。
• 密度と beta の対象物質、濃度、組成、グレード、温度範囲が一致しているか確認します。
• 出典に適用温度範囲がある場合は、下限温度と上限温度も入力します。基準温度または補正先温度が入力した範囲外なら、フォームは計算値を返しません。
• 温度範囲が片側だけ、または未記録の場合は、その状態を選択欄に明示すると算術結果を参考表示しますが、採用判断は停止します。警告を消すために範囲を推定しないでください。
• 比重しかない場合は、基準物質と基準温度を確認し、密度へ読み替えられるかを先に判断します。

計算式

このツールでは、基準温度から補正先温度までの体積膨張を一次近似します。beta は、その区間で使える平均体膨張係数として扱います。

V_T = V_ref × (1 + beta × DeltaT)
DeltaT = T - Tref
rho_T = rho_ref / (1 + beta × DeltaT)

DeltaT は温度差です。℃差とK差は同じ大きさとして扱います。たとえば20℃から30℃への補正では、 DeltaT = 10 K として計算します。

温度依存する微分係数 beta(T) を一定として厳密に積分する場合は、密度の温度依存式が指数形になります。このページの式はその厳密式ではなく、出典の適用範囲内で前提確認や概算に使う一次近似です。広い温度範囲、物性値の保証、設計値の決定では、出典の密度表・補間式・専用物性モデルを優先してください。

式の選び方

密度を別温度へ読み替えるときは、目的精度と出典条件に応じて式を選びます。

表は横にスクロールできます。

このページで計算するのは1行目の近似です。温度範囲外の外挿、混合物、気体、高圧条件では、出典資料や専用モデルへ戻してください。出典の下限・上限を入力し、基準温度または補正先温度が範囲外なら、フォームは算術結果も表示しません。片方だけの範囲を入力した場合は、既知の境界を超える入力を停止しつつ、完全な適用範囲を確認できない警告を残します。

実務での使い方

たとえば、資料に「20℃で密度1000 kg/m3」と「体膨張係数 0.00021 1/K」があり、 30℃付近の概算密度を確認したい場合は、基準密度を1000 kg/m3、基準温度を20℃、 補正先温度を30℃として入力します。

結果は、次のような入力値作成の前段に使えます。

表は横にスクロールできます。

このツールで止めるべき条件

次のような場合は、このページの結果だけで先へ進まないでください。

• 気体密度、圧縮性流体、高圧条件を扱う。
• 沸点付近、凝固点付近、二相状態、相変化、臨界点近傍を扱う。
• 混合物、溶液、製品グレードなのに、組成に対応した密度や beta がない。
• 出典の温度範囲外まで大きく外挿する。
• 線膨張係数、質量膨張係数、経験式の係数など、beta と意味の違う値しかない。
• 設計、安全、法令、品質保証、購買、運転条件、規格適合の最終判断に使いたい。

よくある誤用

• 20℃の密度を、30℃や40℃の計算へそのまま使う。
• 体膨張係数ではなく、線膨張係数を beta に入れる。
• 純物質の係数を、濃度の違う溶液や市販製品へそのまま使う。
• 出典の温度範囲を確認せず、遠い温度まで外挿する。
• 密度だけ温度補正し、粘度や濃度基準など他の前提は別温度のまま使う。

出典値の確認メモ

密度と beta は、同じ資料から取れるとは限りません。別資料を組み合わせる場合は、物質名、濃度、 測定方法、温度範囲、圧力、相、改訂日、代表値か保証値かを確認してください。

SDSや仕様書では、密度が「20℃」「25℃」「at 15℃」などの条件付きで書かれることがあります。 その温度が Tref です。beta の出典に温度範囲がある場合、基準温度と補正先温度の両方が範囲内かを確認してください。

出典別の入力例

表は横にスクロールできます。

式と入力項目の対応を確認する仮定として、基準密度を 0.80 g/cm3 (20℃)、体膨張係数を 0.0009 1/K、適用温度範囲を15〜40℃と置く場合は、rho_ref = 0.80 g/cm3、Tref = 20℃、補正先温度を範囲内の温度として入力します。この数値の組み合わせは、特定物質の物性値、SDS、仕様値を示すものではありません。

試験成績書にロット固有の密度がある場合は、SDSの代表値より対象に近い入力候補になることがあります。ただし、beta が別資料の純物質値しかない、対象が混合物や高濃度溶液である、補正先温度が出典範囲外である場合は、このツールで数値を出す前に出典確認へ戻ってください。

このページは、出典値が正しいか、対象用途に採用してよいかを保証しません。重要な判断では、一次資料、 社内基準、適用規格、メーカー資料、専門家確認を優先してください。