物理学・工学

含水率の定義と計算方法

含水率の定義と計算方法
物質に含まれる水分の割合を示す含水率について、重量基準と体積基準の定義、および含水比との関係を解説します。

📌 主なポイント

  • ✓含水率は物質に含まれる水分の割合を示す無次元量である。
  • ✓重量基準の含水率は、通常、水分重量を全重量で除した湿潤基準で表される。
  • ✓含水比は固形分の重量を基準とする指標であり、含水率と数学的に変換可能である。

含水率(がんすいりつ)とは、物質中に含まれる水分の割合を示す指標です。一般的に無次元量であり、百分率(%)を用いて表現されます。含水率には重量を基準とするものと体積を基準とするものがあり、文脈に応じて使い分けられます。

物質の三態
物質の三態

重量基準と体積基準

重量基準の含水率は、湿潤基準(水分重量を水分と固形分の合計重量で除したもの)が一般的です。一方、体積基準の含水率は、水分体積を物質全体の体積で除して算出されます。

体積含水率の計算式
体積含水率の計算式

含水比との関係

土木工学などの分野では、固形分の重量を基準とする「含水比」が用いられます。重量含水率(u)と含水比(w)の間には数学的な関係があり、相互に換算が可能です。

重量含水率の計算式
重量含水率の計算式
含水比の計算式
含水比の計算式

水分を含まない物質の場合、含水率と含水比はともに0となります。ただし、固形分を含まない純粋な水の場合、含水率は100%となりますが、含水比は定義上無限大となります。

よくある質問

含水率と含水比の違いは何ですか?
含水率は水分重量を全重量(水分+固形分)で除したものですが、含水比は水分重量を固形分の重量のみで除したものです。
木材の含水率はどのように扱われますか?
木材の場合、乾量基準(固形分重量を基準とする)であっても慣習的に含水率と呼ばれます。

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参考文献

  • 日本建築学会編『建築学用語辞典』
  • 土木学会編『土木工学ハンドブック』