ปริมาตรจำเพาะบางส่วน

ปริมาตรจำเพาะบางส่วน (Partial Specific Volume, $\bar{v}_i$) คือค่าที่แสดงการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรโดยรวม (Extensive Volume) ของสารผสม เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงมวลของส่วนประกอบหนึ่งในสารผสมนั้น โดยที่ตัวแปรอื่น ๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และมวลของส่วนประกอบอื่น ๆ ยังคงที่

นิยามและการคำนวณ

ในทางคณิตศาสตร์ ปริมาตรจำเพาะบางส่วนของส่วนประกอบ $i$ ถูกนิยามว่าเป็นอนุพันธ์ย่อย (Partial Derivative) ของปริมาตรทั้งหมด ($V$) เทียบกับมวลของส่วนประกอบนั้น ($m_i$) ดังนี้:

โดยที่:

• $V$ คือ ปริมาตรทั้งหมดของสารผสม
• $m_i$ คือ มวลของส่วนประกอบที่ $i$
• $T$ คือ อุณหภูมิ
• $P$ คือ ความดัน
• $m_{j \neq i}$ คือ มวลของส่วนประกอบอื่น ๆ ที่ไม่ใช่ $i$

ปริมาตรทั้งหมดของสารผสมสามารถคำนวณได้จากผลรวมถ่วงน้ำหนักของปริมาตรจำเพาะบางส่วนของทุกส่วนประกอบ ดังนี้:

หน่วยและการวัดค่า

โดยทั่วไป ปริมาตรจำเพาะบางส่วนจะมีหน่วยเป็น มิลลิลิตรต่อกรัม (mL/g)

สำหรับการประยุกต์ใช้ในทางชีวเคมี โปรตีนที่มีมวลโมเลกุลมากกว่า 30 kDa มักจะถูกกำหนดให้มีค่าปริมาตรจำเพาะบางส่วนประมาณ 0.708 mL/g อย่างไรก็ตาม ค่านี้อาจเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับปริมาณตัวทำละลายที่สามารถเข้าถึงได้หรือโมเลกุลที่ยึดเกาะอยู่

ในทางปฏิบัติ การหาค่านี้สามารถทำได้โดยการวัดความถี่ธรรมชาติ (Natural Frequency) ของหลอดรูปตัวยู (U-shaped tube) ที่บรรจุอากาศ บัฟเฟอร์ และสารละลายโปรตีนตามลำดับ

คุณสมบัติทางกายภาพ

ผลรวมถ่วงน้ำหนักของปริมาตรจำเพาะบางส่วนของสารผสมหรือสารละลาย จะมีค่าเท่ากับส่วนกลับของความหนาแน่นของสารผสมนั้น ซึ่งก็คือ ปริมาตรจำเพาะ (Specific Volume) ของสารผสมนั่นเอง

นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์ในรูปแบบของความหนาแน่นจำเพาะดังนี้: