水の熱物性 — 密度・熱容量・熱伝導率

水の主要な熱力学定数と工学的参照値。沸点、臨界点、潜熱、密度、熱容量、熱伝導率、粘性、熱膨張を含む。

waterthermalproperties計算機データ表

概要

水は、HVAC、プロセス、発電、および実験室計算における基本的な熱伝達流体です。このページは、元のEngineering ToolBoxの水の熱的特性の概要と、工学的な見積もりに一般的に必要な実用的な温度依存値を統合したものです。

元の参照ページは、主に物性インデックスと定数の要約です。以下の温度表は約1 atmでの代表的な工学的値であり、便利な参照データとしてご使用ください。高圧、飽和、または臨界領域の計算には、リンクされた専門物性ページまたはIAPWS定式化を使用してください。

主要な熱力学定数

19 行

元の参照ページから保存された水の熱力学定数
特性	値	条件または相当単位
沸点温度	99.974 degC = 211.953 degF	101.325 kPa にて
体積弾性率	2.15 x 10^9 Pa	N/m² 相当
臨界温度	373.946 degC = 705.103 degF	液体相と気相が区別できなくなる
臨界圧力	217.7 atm = 220.6 bar = 22.06 MPa = 3200 psi	臨界点圧力
臨界密度	0.322 g/cm3 = 0.62478 slug/ft3 = 20.1018 lbm/ft3	臨界点密度
電離定数	pKw = 13.995	25 degC にて
融解潜熱	334 kJ/kg = 144 Btu/lb	氷水相変化
蒸発潜熱	40.657 kJ/mol = 2256 kJ/kg = 970 Btu(IT)/lb	100 degC で
最大密度	999.975 kg/m3 = 1.9403 slug/ft3 = 8.34519 lbm/US gal	4 degC で
融解温度	0 degC = 32 degF	101.325 kPa で
モル質量	18.01527 g/mol	H2O
pH	6.9976	25 degC で
比熱、液体水	4.187 kJ/(kg K) = 1.001 Btu/(lbm degF)	15 degC / 60 degF で
比熱、氷	2.108 kJ/(kg K) = 0.5035 Btu/(lbm degF)	固体相
比熱、水蒸気	1.996 kJ/(kg K) = 0.4767 Btu/(lbm degF)	蒸気相
比重	9.806 kN/m3 = 62.43 lbf/ft3	4 degCで
体積熱膨張	4.2 x 10^-4	4 degCから100 degCまで；温度に対して非線形
三重点圧力	0.00604 atm = 0.00612 bar = 611.657 Pa = 0.08871 psi	固体、液体、気体が共存
三重点温度	0.01 degC = 32.02 degF	固体、液体、気体が共存

出典: engineeringtoolbox.com

温度依存特性

11 行

大気圧近傍の液体水の代表的な工学特性
温度 (degC)	密度 (kg/m3)	比熱 (kJ/(kg K))	熱伝導率 (W/(m K))	動粘度 (mPa s)	プラントル数
0	999.8	4.217	0.561	1.792	13.5
10	999.7	4.193	0.58	1.307	9.45
20	998.2	4.182	0.598	1.002	7.01
30	995.7	4.178	0.615	0.798	5.42
40	992.2	4.179	0.631	0.653	4.33
50	988.1	4.181	0.644	0.547	3.55
60	983.2	4.185	0.655	0.467	2.99
70	977.8	4.19	0.663	0.404	2.55
80	971.8	4.197	0.67	0.355	2.21
90	965.3	4.205	0.675	0.315	1.95
100	958.4	4.216	0.679	0.282	1.75

出典: engineeringtoolbox.com

主要な公式

顕熱伝達

$Q = \dot{m} c_p \Delta T$

ここで、 $Q$ は熱伝達率、 $\dot{m}$ は質量流量、 $c_p$ は比熱容量、 $\Delta T$ は温度変化です。

熱拡散率

$\alpha = \frac{k}{\rho c_p}$

ここで、 $\alpha$ は熱拡散率、 $k$ は熱伝導率、 $\rho$ は密度、 $c_p$ は比熱容量です。

体積膨張係数

$\beta = -\frac{1}{\rho}\left(\frac{\partial \rho}{\partial T}\right)_p$

水の膨張は温度に対して非線形です。4 degC付近で水は最大密度に達するため、 $\beta$ の符号と大きさはこの点付近で変化します。

顕熱計算機

水の顕熱伝達

質量流量(kg/s)

比熱(kJ/(kg K))

温度変化(K)

物性の傾向

水の物性の温度変化

関連する水の物性ページ

圧力、相境界、またはより広い温度範囲が重要な場合は、専用の物性ページを使用してください：

参考文献

Engineering ToolBox - 水の熱的性質
IAPWS、水と蒸気の性質に関するリリースとガイドライン
NIST Chemistry WebBook、流体系の熱物理的性質

出典: engineeringtoolbox.com