Fracción de volumen

En química y mecánica de fluidos , la fracción de volumen${\displaystyle \varphi _{i}}$se define como el volumen de un constituyente V _i dividido por el volumen de todos los constituyentes de la mezcla V antes de la mezcla: ^{[ 1 ]}

${\displaystyle \varphi _{i}={\frac {V_{i}}{\sum _{j}V_{j}}}.}$

Al ser adimensional , su unidad es 1; se expresa como un número, por ejemplo, 0,18. Es el mismo concepto que el porcentaje en volumen (vol%), excepto que este último se expresa con un denominador de 100, por ejemplo, 18%.

La fracción de volumen coincide con la concentración de volumen en soluciones ideales donde los volúmenes de los componentes son aditivos (el volumen de la solución es igual a la suma de los volúmenes de sus ingredientes).

La suma de todas las fracciones de volumen de una mezcla es igual a 1:

${\displaystyle \sum _{i=1}^{N}V_{i}=V;\qquad \sum _{i=1}^{N}\varphi _{i}=1.}$

La fracción volumétrica (porcentaje en volumen, vol%) es una forma de expresar la composición de una mezcla con una magnitud adimensional ; la fracción másica (porcentaje en peso, wt%) y la fracción molar (porcentaje en moles , mol%) son otras.

El porcentaje en volumen es la concentración de un soluto determinado , medida por volumen, en una solución . Tiene como denominador el volumen de la mezcla misma, como es habitual en las expresiones de concentración, ^{[ 2 ]} en lugar de la suma de los volúmenes de todos los componentes individuales antes de la mezcla:

${\displaystyle {\text{volumen por ciento}}={\frac {\text{volumen de soluto}}{\text{volumen de solución}}}\times 100\%={\text{volumen por concentración}}\times 100\%.}$

El porcentaje en volumen se suele utilizar cuando la solución se prepara mezclando dos fluidos , como líquidos o gases . Sin embargo, los porcentajes solo son aditivos para gases ideales . ^{[ 3 ]}

El porcentaje en volumen ( vol% , % v/v ) es una forma de expresar la composición de una mezcla con una magnitud adimensional ; la fracción másica (porcentaje en peso, wt%) y la fracción molar (porcentaje en moles , mol%) son otras.

En el caso de una mezcla de etanol y agua, miscibles en todas las proporciones, la designación de disolvente y soluto es arbitraria. El volumen de dicha mezcla es ligeramente inferior a la suma de los volúmenes de los componentes. Así, según la definición anterior, el término «40 % de alcohol en volumen» se refiere a una mezcla de 40 unidades de volumen de etanol con suficiente agua para alcanzar un volumen final de 100 unidades, en lugar de una mezcla de 40 unidades de etanol con 60 unidades de agua. En realidad, la cantidad de «suficiente agua» es ligeramente superior a 60 unidades de volumen, dado que la mezcla de agua y etanol pierde volumen debido a la atracción intermolecular.

La fracción de volumen está relacionada con la fracción de masa ,

${\displaystyle w_{i}={\frac {m_{i}}{\sum _{j}m_{j}}}={\frac {m_{i}}{m_{tot}}}}$

por

${\displaystyle w_{i}={\frac {\rho _{i}\varphi _{i}}{\sum _{j}{\rho _{j}\varphi _{j}}}},\rho _{i}={\frac {m_{i}}{V_{i}}}}$

dónde${\displaystyle \rho _{i}}$son las densidades constituyentes.

• Grado alcohólico por volumen
• Alcoholímetro
• A prueba de alcohol
• Propiedad molar aparente
• Para mezclas no ideales, consulte Volumen molar parcial y Cantidad molar en exceso.
• Porcentaje
• Fracción másica (química)