Κλάσμα όγκου

Στη χημεία και τη μηχανική ρευστών, το **κλάσμα όγκου** (volume fraction) \varphi_i ορίζεται ως ο όγκος ενός συστατικού *V**i* διαιρούμενος με τον όγκο όλων των συστατικών του μείγματος *V* πριν από την ανάμειξη:

:\varphi_i = \frac {V_i}{\sum_j V_j}.

Όντας αδιάστατο, η μονάδα του είναι 1. Εκφράζεται ως αριθμός, π.χ. 0,18. Είναι η ίδια έννοια με το ποσοστό όγκου (volume percent) (vol%) εκτός από το ότι το τελευταίο εκφράζεται με παρονομαστή 100, π.χ. 18%.

Το κλάσμα όγκου συμπίπτει με την *συγκέντρωση όγκου* (volume concentration) σε ιδανικά διαλύματα όπου οι όγκοι των συστατικών είναι προσθετικοί (ο όγκος του διαλύματος είναι ίσος με το άθροισμα των όγκων των συστατικών του).

Το άθροισμα όλων των κλασμάτων όγκου ενός μείγματος είναι ίσο με 1:

:\sum_{i=1}^{N} V_i = V ; \qquad \sum_{i=1}^{N} \varphi_i = 1.

Το κλάσμα όγκου (δείτε: Εκφράσεις περιεκτικότητας και συγκέντρωσης διαλυμάτων# Εκφράσεις περιεκτικότητας) είναι ένας τρόπος έκφρασης της σύνθεσης ενός μείγματος με ένα αδιάστατο μέγεθος. Το κλάσμα μάζας (δείτε: Εκφράσεις περιεκτικότητας και συγκέντρωσης διαλυμάτων# Εκφράσεις περιεκτικότητας) και το κλάσμα mol (δείτε γραμμομοριακό κλάσμα) είναι άλλοι τρόποι έκφρασης.

## Συγκέντρωση όγκου και ποσοστό όγκου

Το ποσοστό όγκου είναι η συγκέντρωση μιας συγκεκριμένης διαλυμένης ουσίας, μετρούμενη με όγκο, σε ένα διάλυμα. Έχει ως παρονομαστή τον όγκο του ίδιου του μείγματος, όπως συνήθως για τις εκφράσεις συγκέντρωσης, αντί για το σύνολο των όγκων όλων των μεμονωμένων συστατικών πριν από την ανάμειξη:

:\text{ποσοστό όγκου} = \frac\text{όγκος διαλυμένης ουσίας}\text{όγκος διαλύματος} \times 100% = \text{συγκέντωση όγκου} \times 100%. 

Το ποσοστό όγκου χρησιμοποιείται συνήθως όταν το διάλυμα παρασκευάζεται με ανάμειξη δύο ρευστών, όπως υγρά ή αέρια. Ωστόσο, τα ποσοστά είναι μόνο προσθετικά για ιδανικά αέρια.

Το **ποσοστό κατ' όγκο** (**vol%**, **% v/v**) είναι ένας τρόπος έκφρασης της σύστασης ενός μείγματος με αδιάστατο μέγεθος. Το κλάσμα μάζας (ποσοστό κατά βάρος, wt%) και το κλάσμα mol (ποσοστό κατά moles, mol%) είναι άλλοι τρόποι έκφρασης.

Στην περίπτωση ενός μείγματος αιθανόλης και νερού, τα οποία είναι αναμείξιμα σε όλες τις αναλογίες, ο χαρακτηρισμός διαλύτη και διαλυμένης ουσίας είναι αυθαίρετος. Ο όγκος ενός τέτοιου μείγματος είναι ελαφρώς μικρότερος από το άθροισμα των όγκων των συστατικών. Έτσι, σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό, ο όρος "40% οινόπνευμα κατ' όγκο" αναφέρεται σε ένα μείγμα 40 μονάδων όγκου αιθανόλης με αρκετό νερό για να σχηματιστεί ένας τελικός όγκος 100 μονάδων, αντί για ένα μείγμα 40 μονάδων αιθανόλης με 60 μονάδες νερού. Το "επαρκές νερό" είναι στην πραγματικότητα λίγο περισσότερο από 60 μονάδες όγκου, καθώς το μείγμα νερού-αιθανόλης χάνει όγκο λόγω της διαμοριακής έλξης.

## Σχέση με το κλάσμα μάζας

Το κλάσμα όγκου σχετίζεται με το κλάσμα μάζας,

:Y_i \equiv\frac {m_i}{\sum_j m_j} = \frac {m_i}{m_{tot}}


με

:Y_i = \frac {\rho_i \varphi_i}{\rho_m},  \rho _{i}\equiv {\frac {m_{i}}{V_{i}}},  \rho_m\equiv\sum_j{\rho_j \varphi_j}

όπου \rho_i είναι η πυκνότητα των συστατικών και \rho_m είναι η πυκνότητα του μείγματος.

## Παραπομπές

Κατηγορία:Φυσικοχημεία
Κατηγορία:Θερμοδυναμική
Κατηγορία:Αναλυτική χημεία