比重（記号γ、ギリシャ文字のガンマ）は、体積に依存する量で、重さW を物質の体積 V で割った値として定義されます。 同様に、密度 ρ と重力加速度 g の積として表すこともできます。国際単位系（SI） における単位はニュートン毎立方メートル（N/m 3 ）で、 基本単位ではkg⋅m −2 ⋅s −2と表されます。一般的に使用される値は、地球上の4 °C（39 °F）の水の比重で、9.807キロニュートン毎立方メートルまたは62.43ポンド力毎立方フィートです。[1]
議論
物質の密度は質量を体積で割った値として定義され、通常はkg/m 3の単位で表されます。密度とは異なり、比重は物質の固定された特性ではなく、重力加速度の値に依存します。重力加速度は場所によって異なります（例えば、地球の重力）。実際には、標準重力（定数）がしばしば仮定され、通常は次のように表されます。9.806 65 m/s 2 .
圧力も材料の体積弾性率に応じて値に影響を与える可能性がありますが、一般的に中程度の圧力では他の要因よりも影響は小さくなります。 [2]
アプリケーション
流体力学
流体力学において、比重は流体の単位体積あたりに重力が及ぼす力を表します。そのため、単位は単位体積あたりの力（例：N/m 3またはlbf/ft 3 ）で表されます。比重は流体の特性として用いられます。 [2]
土質力学
比重は、土工問題を解決するために土壌の特性としてよく使用されます。
土質力学において、比重とは次のようなものを指します。
- 湿潤単位重量
- 土壌の空隙に水と空気の両方が含まれている場合の土壌の単位重量 。
- 乾燥単位重量
- 土壌の空隙がすべて空気で満たされ、水分が全く含まれていない状態の土壌の単位重量。乾燥単位重量の計算式は 以下のとおり です。
- 飽和単位重量
- 土壌の空隙がすべて水で満たされ、空気が存在しないときの土壌の単位重量。飽和単位重量の式は 以下のとおり です。
- 水中単位重量
- 飽和単位重量と水の単位重量の差。[4]土壌の
有効応力の計算によく用いられる。水没単位重量の式は
以下のとおり
である。
- γ ′は物質の水中単位重量である
- γ sは物質の飽和単位重量である
- γ wは水の単位重量である
土木工学および機械工学
比重は、土木工学や機械工学において、変形に関する制限内にとどまりながら、一定の荷重を支えるように設計された構造物の重量を決定するために使用できます。
水の比重
| 温度（℃） | 比重（kN/m 3） |
|---|---|
| 0 | 9.805 |
| 5 | 9.807 |
| 10 | 9.804 |
| 15 | 9.798 |
| 20 | 9.789 |
| 25 | 9.777 |
| 30 | 9.765 |
| 40 | 9.731 |
| 50 | 9.690 |
| 60 | 9.642 |
| 70 | 9.589 |
| 80 | 9.530 |
| 90 | 9.467 |
| 100 | 9.399 |
| 温度（°F） | 比重（lbf/ft 3） |
|---|---|
| 32 | 62.42 |
| 40 | 62.43 |
| 50 | 62.41 |
| 60 | 62.37 |
| 70 | 62.30 |
| 80 | 62.22 |
| 90 | 62.11 |
| 100 | 62.00 |
| 110 | 61.86 |
| 120 | 61.71 |
| 130 | 61.55 |
| 140 | 61.38 |
| 150 | 61.20 |
| 160 | 61.00 |
| 170 | 60.80 |
| 180 | 60.58 |
| 190 | 60.36 |
| 200 | 60.12 |
| 212 | 59.83 |
空気の比重
| 温度（℃） | 比重（N/m 3） |
|---|---|
| −40 | 14.86 |
| −20 | 13.86 |
| 0 | 12.68 |
| 10 | 12.24 |
| 20 | 11.82 |
| 30 | 11.43 |
| 40 | 11.06 |
| 60 | 10.4 |
| 80 | 9.81 |
| 100 | 9.28 |
| 200 | 7.33 |
| 温度（°F） | 比重（lbf/ft 3） |
|---|---|
| −40 | |
| −20 | 0.0903 |
| 0 | 0.08637 |
| 10 | 0.08453 |
| 20 | 0.08277 |
| 30 | 0.08108 |
| 40 | 0.07945 |
| 50 | 0.0779 |
| 60 | 0.0764 |
| 70 | 0.07495 |
| 80 | 0.07357 |
| 90 | 0.07223 |
| 100 | 0.07094 |
| 120 | 0.06849 |
| 140 | 0.0662 |
| 160 | 0.06407 |
| 180 | 0.06206 |
| 200 | 0.06018 |
| 250 | 0.05594 |
参考文献
- ^ 全米工学・測量審査委員会（2005年）『工学の基礎 付属参考ハンドブック』（第7版） ISBN 1-932613-00-5。
- ^ abcdef Finnemore, JE (2002).流体力学と工学応用. ニューヨーク: McGraw-Hill. ISBN 0-07-243202-0。
- ^ Das, Braja M. (2007).『土質工学の原理』 カナダ: Chris Carson. ISBN 0-495-07316-4。
- ^ The Transtec Group, Inc. (2012).土壌の基本定義と用語. [1] (2012年12月7日閲覧)
外部リンク
- 水中重量計算機
- 比重計算機
- http://www.engineeringtoolbox.com/density-specific-weight-gravity-d_290.html
- http://www.themeter.net/pesi-spec_e.htm
