比重量(ひじゅうりょう、英語: specific weight)は、物質の単位体積当たりにかかる重力の大きさである。
これに類似して密度や比重があるが、密度は「単位体積当たりの質量」であり、比重は「対象物質の密度を基準となる物質の密度で割った無次元量」である。
これらに対し、比重量は、重量の比ではなく、「単位体積あたりにかかる重力」を指す。そのため地球表面上における水の水温4℃での比重量は、地球表面上における重力加速度 g {\displaystyle g} を乗じて、約9.8 kN/m3 になる。 英語名称は、specific weight
名称について
土木工学では、unit weight を和訳した単位体積重量[4]・単位容積重量・単位重量などが用いられる。
建築学では、密度(density)と同義とし、比重×1000(kg/m)として扱われることもある[5]。 比重量は、物質にかかる単位体積当たりの重量で定義される。量記号
定義・単位
ここで、ある質量 m {\displaystyle m} [kg]、体積 V {\displaystyle V} [m3] の物体にかかる重量(重力の大きさ)を W = m g {\displaystyle W=mg} [N] ( g {\displaystyle g} は重力加速度)、その物質の密度を ρ = m V {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}} [kg/m3] とすれば、その物質にかかる単位体積当たりの重量(比重量) γ {\displaystyle \gamma } は次のように導かれる。 γ = W V = m g V = m V × g = ρ × g {\displaystyle \gamma ={\frac {W}{V}}={\frac {mg}{V}}={\frac {m}{V}}\times g=\rho \times g}
すなわち、比重量は、物質の密度 ρ {\displaystyle \rho } と 重力加速度 g {\displaystyle g} の積で表される。 γ = ρ g {\displaystyle \gamma =\rho \,g}
単位は、国際単位系(SI)では、ニュートン毎立方メートル(N/m3)である。工学単位系
(重力単位系)では、重量キログラム毎立方メートル(kgf/m3)であった。英米のヤード・ポンド法(重力単位系)では、重量ポンド毎立方フィート(lbf/ft3)となる。この定義から分かるように、比重量は重力加速度に比例するので、地表(地球表面)からの高さによって値が異なるという短所があるが、高さの差が十分に小さい範囲内でなら問題はない。このような理由のため、SI化にともなって、多くの分野で比重量は密度に置き換えられている。 流体力学や水理学において、水などの流体の持つ単位体積当たりのエネルギーを比重量で割った値を水頭(Hydraulic head
比重量と水頭
で表されるから、これを比重量 ρ g {\displaystyle \rho g} で割ると、 v 2 2 g + p ρ g + z {\displaystyle {\frac {v^{2}}{2g}}+{\frac {p}{\rho g}}+z} =一定 (ベルヌーイの定理の水頭による表現)
が得られる。第1項を速度水頭: h = v 2 2 g {\displaystyle h={\frac {v^{2}}{2g}}} ( v {\displaystyle v} は流体の平均速さ)第2項を圧力水頭: h = p γ = p ρ g {\displaystyle h={\frac {p}{\gamma }}={\frac {p}{\rho g}}} ( p {\displaystyle p} は流体の圧力)第3項を位置水頭: h = z {\displaystyle h=z} ( z {\displaystyle z} は流体の高さ)
という。
関連項目
重量=重さ(Weight): W = m g {\displaystyle W=mg}
重力加速度: g {\displaystyle g}
密度(Density): ρ = m V {\displaystyle \rho ={\frac {m}{V}}}
相対密度(Relative density): ρ s a m p l e ρ r e f e r e n c e {\displaystyle {\frac {\rho _{\mathrm {sample} }}{\rho _{\mathrm {reference} }}}\,} (ある物質の密度と、基準となる標準物質の密度との比)
比重(Specific gravity): ρ sample ρ H 2 O {\displaystyle {\frac {\rho _{\text{sample}}}{\rho _{\rm {H_{2}O}}}}} (ある物質の密度と、基準となる水の密度との比)