空隙率(ポロシティ)とは?
空隙率(記号 \(\phi\))とは、材料の体積のうち空間が占める割合、すなわち固体粒子の間にある孔(細孔)や空隙の量を表す指標です。無次元量であり、通常は0〜1の小数、または百分率(%)で表されます。空隙率は、材料がどれだけ流体を保持できるかを左右するため、地質学・土壌学・セラミックス・材料工学、さらには石油貯留層の解析といった幅広い分野で基本となる重要な値です。
この計算ツールの使い方
空隙体積(細孔全体の体積)と全体積(試料全体のかさ体積)を入力してください。単位はcm³、mL、m³など、両方が同じであれば何でも構いません。本ツールは両者を割り算して、空隙率を小数と百分率の両方で算出し、さらに残りを占める固体部分の体積も表示します。
計算式の解説
体積による定義は $$\phi = \frac{V_{\text{void}}}{V_{\text{total}}}$$ です。同じ値は密度からも求められます。$$\phi = 1 - \left(\frac{\rho_{\text{bulk}}}{\rho_{\text{particle}}}\right)$$ で、ここでかさ密度(bulk density)は空隙を含めた密度、真密度(particle density)は固体粒子のみの密度を指します。どちらの式も、同じ「空間が占める物理的な割合」を表しています。
計算例
例えば、ある岩石コア試料の全体積が100cm³で、連結した細孔空間が30cm³だったとします。このとき $$\phi = \frac{30}{100} = 0.30$$、つまり空隙率は30%です。残りの70cm³は固体部分です。この試料は、かさ体積の30%に相当する流体を保持できることになります。
よくある質問(FAQ)
空隙率の一般的な値は? 砂岩の貯留層では10〜30%程度、ゆるく堆積した砂では40%を超えることもあり、緻密な結晶質岩では1%未満になる場合もあります。
空隙率が100%を超えることはある? いいえ。空隙体積が全体積を上回ることはないため、空隙率は0〜1(0〜100%)の範囲に収まります。
これは連結空隙率を測定している? 体積による式は全空隙率(total porosity)を求めるものです。連結した(有効な)空隙体積だけを入力した場合は、有効空隙率(effective porosity)が得られます。