ในอุณหพลศาสตร์ปริมาตรของระบบเป็นพารามิเตอร์ ที่สำคัญ ในการอธิบายสถานะทางอุณหพลศาสตร์ของ ระบบ ปริมาตรจำเพาะซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะ คือปริมาตรของระบบต่อหน่วยมวลปริมาตรเป็นฟังก์ชันของสถานะและมีความสัมพันธ์กับคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ อื่นๆ เช่นความดันและอุณหภูมิตัวอย่างเช่น ปริมาตรมีความสัมพันธ์กับความดันและอุณหภูมิของก๊าซอุดมคติโดยกฎของก๊าซอุดมคติบริเวณทางกายภาพที่ระบบครอบคลุมอาจตรงหรือไม่ตรงกับปริมาตรควบคุมที่ใช้ในการวิเคราะห์ระบบก็ได้

โดยทั่วไป ปริมาตรของระบบเทอร์โมไดนามิกส์หมายถึงปริมาตรของของไหลที่ทำงานอยู่ เช่น ของไหลภายในลูกสูบ การเปลี่ยนแปลงปริมาตรนี้อาจเกิดขึ้นได้จากการทำงานหรืออาจใช้เพื่อสร้างงาน อย่างไรก็ตาม กระบวนการไอโซโคริกจะทำงานที่ปริมาตรคงที่ ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างงานได้ กระบวนการ เทอร์โมไดนามิกส์ อื่นๆ อีกมากมาย จะส่งผลให้ปริมาตรเปลี่ยนแปลงไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระบวนการโพลีโทรปิก จะ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบเพื่อให้ปริมาณคงที่ (โดยที่คือความดันคือปริมาตร และคือดัชนีโพลีโทรปิก ซึ่งเป็นค่าคงที่) โปรดทราบว่าสำหรับดัชนีโพลีโทรปิกเฉพาะบางค่า กระบวนการโพลีโทรปิกจะเทียบเท่ากับกระบวนการที่มีคุณสมบัติคงที่ ตัวอย่างเช่น สำหรับค่าที่มากมากๆ ที่เข้าใกล้ค่าอนันต์ กระบวนการจะกลายเป็นปริมาตรคงที่ ${\displaystyle pV^{n}}$${\displaystyle p}$${\displaystyle V}$${\displaystyle n}$${\displaystyle n}$

ก๊าซสามารถบีอัดได้ดังนั้นปริมาตร (และปริมาตรจำเพาะ) ของก๊าซจึงอาจเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์ อย่างไรก็ตาม ของเหลวนั้นแทบจะไม่สามารถบีอัดได้ ดังนั้นปริมาตรของของเหลวจึงมักถือว่าคงที่ โดยทั่วไปแล้ว ความสามารถในการบีอัดถูกนิยามว่าเป็นความเปลี่ยนแปลงของปริมาตรสัมพัทธ์ของของเหลวหรือของแข็งเมื่อตอบสนองต่อความดัน และสามารถกำหนดได้สำหรับสารในทุกสถานะ ในทำนองเดียวกันการขยายตัวทางความร้อนคือแนวโน้มของสสารที่จะเปลี่ยนแปลงปริมาตรเมื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

วัฏจักรทางเทอร์โมไดนามิกจำนวนมากประกอบด้วยกระบวนการที่หลากหลาย บางกระบวนการรักษาระดับปริมาตรให้คงที่ และบางกระบวนการเปลี่ยนแปลงระดับปริมาตร ตัวอย่างเช่น วัฏจักร การทำความเย็นแบบอัดไอจะมีลำดับการเปลี่ยนแปลงสถานะของสารทำความเย็นระหว่างสถานะ ของเหลวและ ไอ

หน่วย วัดปริมาตรทั่วไปได้แก่ลูกบาศก์เมตร , ลิตรและลูกบาศก์ฟุต${\displaystyle \mathrm {m^{3}} }$${\displaystyle \mathrm {l} }$${\displaystyle \mathrm {ft} ^{3}}$

งานเชิงกลที่กระทำต่อของเหลวทำงานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในข้อจำกัดเชิงกลของระบบ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ เพื่อให้เกิดงานขึ้น ปริมาตรจะต้องเปลี่ยนแปลง ดังนั้น ปริมาตรจึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการกำหนดลักษณะของกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนพลังงานในรูปของงาน

ปริมาตรเป็นหนึ่งในคู่ตัวแปรคู่ควบอีกตัวหนึ่งคือความดัน เช่นเดียวกับคู่ตัวแปรคู่ควบทั้งหมด ผลคูณจะเป็นรูปแบบหนึ่งของพลังงาน ผลคูณนี้คือพลังงานที่สูญเสียไปจากระบบเนื่องจากงานเชิงกล ผลคูณนี้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นเอนทาลปี ${\displaystyle pV}$${\displaystyle H}$

${\displaystyle H=U+pV,\,}$

พลังงานภายในของระบบ อยู่ที่ไหน${\displaystyle U}$

กฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์อธิบายถึงข้อจำกัดเกี่ยวกับปริมาณงานที่เป็นประโยชน์ซึ่งสามารถดึงออกมาจากระบบเทอร์โมไดนามิกส์ได้ ในระบบเทอร์โมไดนามิกส์ที่อุณหภูมิและปริมาตรคงที่ ปริมาณงาน "ที่เป็นประโยชน์" ที่สามารถทำได้คือพลังงานอิสระของเฮล์มโฮลทซ์และในระบบที่ปริมาตรไม่คงที่ ปริมาณงานที่เป็นประโยชน์ที่สามารถทำได้คือพลังงานอิสระของกิบส์

ในทำนองเดียวกัน ค่าความจุความร้อน ที่เหมาะสม ที่จะใช้ในกระบวนการใดๆ ขึ้นอยู่กับว่ากระบวนการนั้นทำให้ปริมาตรเปลี่ยนแปลงหรือไม่ ความจุความร้อนเป็นฟังก์ชันของปริมาณความร้อนที่เพิ่มเข้าไปในระบบ ในกรณีของกระบวนการที่มีปริมาตรคงที่ ความร้อนทั้งหมดจะส่งผลต่อพลังงานภายในของระบบ (กล่าวคือ ไม่มีงาน pV และความร้อนทั้งหมดส่งผลต่ออุณหภูมิ) อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการที่ไม่มีปริมาตรคงที่ การเพิ่มความร้อนจะส่งผลต่อทั้งพลังงานภายในและงาน (กล่าวคือ เอนทาลปี) ดังนั้นอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงในปริมาณที่แตกต่างจากกรณีปริมาตรคงที่ และต้องใช้ค่าความจุความร้อนที่แตกต่างกัน

ปริมาตรจำเพาะ ( ) คือปริมาตรที่มวลหนึ่งหน่วยของวัสดุครอบครอง^{[ 1 ]}ในหลายกรณี ปริมาตรจำเพาะเป็นปริมาณที่มีประโยชน์ในการกำหนด เนื่องจากเป็นคุณสมบัติแบบเข้มข้น จึงสามารถใช้กำหนดสถานะที่สมบูรณ์ของระบบร่วมกับตัวแปรแบบเข้มข้นอิสระอื่นได้ปริมาตรจำเพาะยังช่วยให้สามารถศึกษาระบบได้โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงปริมาตรการทำงานที่แน่นอน ซึ่งอาจไม่ทราบ (หรือไม่สำคัญ) ในบางขั้นตอนของการวิเคราะห์ ${\displaystyle \nu }$

ปริมาตรจำเพาะของสารเท่ากับส่วนกลับของความหนาแน่นมวล ของสารนั้น ปริมาตรจำเพาะอาจแสดงในหน่วย, , , หรือ ${\displaystyle {\frac {\mathrm {m^{3}} }{\mathrm {kg} }}}$${\displaystyle {\frac {\mathrm {ft^{3}} }{\mathrm {lb} }}}$${\displaystyle {\frac {\mathrm {ft^{3}} }{\mathrm {slug} }}}$${\displaystyle {\frac {\mathrm {mL} }{\mathrm {g} }}}$

${\displaystyle \nu ={\frac {V}{m}}={\frac {1}{\rho }}}$

โดยที่คือปริมาตรคือมวล และคือความหนาแน่นของวัสดุ ${\displaystyle V}$${\displaystyle m}$${\displaystyle \rho }$

สำหรับก๊าซ ในอุดมคติ

${\displaystyle \nu ={\frac {{\bar {R}}T}{P}}}$

โดยที่คือค่าคงที่จำเพาะของแก๊สคืออุณหภูมิ และคือความดันของแก๊ส ${\displaystyle {\bar {R}}}$${\displaystyle T}$${\displaystyle P}$

ปริมาตรจำเพาะอาจหมายถึงปริมาตรโมลาร์ได้ เช่นกัน

ปริมาตรของแก๊สจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์และลดลงตามสัดส่วนผกผันกับความดันโดยประมาณตามกฎของแก๊สอุดมคติ : โดยที่: $${\displaystyle V={\frac {nRT}{p}}}$$

• pคือความดัน
• Vคือปริมาตร
• nคือปริมาณของสารที่เป็นแก๊ส (โมล)
• Rคือค่าคงที่ของแก๊ส 8.314 J · K ⁻¹ mol ⁻¹
• Tคืออุณหภูมิสัมบูรณ์

เพื่อความง่าย ปริมาตรของก๊าซอาจแสดงเป็นปริมาตรที่จะมีในสภาวะมาตรฐานสำหรับอุณหภูมิและความดันซึ่งคือ 0 °C (32 °F) และ 100 kPa ^{[ 2 ]}

แตกต่างจากองค์ประกอบก๊าซอื่นๆ ปริมาณน้ำในอากาศหรือความชื้นนั้นขึ้นอยู่กับการระเหยและการควบแน่นจากหรือเข้าไปในน้ำเป็นอย่างมาก ซึ่งในทางกลับกันก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นหลัก ดังนั้น เมื่อเพิ่มแรงดันให้กับก๊าซที่อิ่มตัวด้วยน้ำ องค์ประกอบทั้งหมดจะลดลงในเบื้องต้นโดยประมาณตามกฎของก๊าซในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม น้ำบางส่วนจะควบแน่นจนกลับมามีความชื้นเกือบเท่าเดิม ทำให้ปริมาตรโดยรวมที่ได้เบี่ยงเบนไปจากที่กฎของก๊าซในอุดมคติทำนายไว้ ในทางกลับกัน การลดอุณหภูมิก็จะทำให้น้ำบางส่วนควบแน่นเช่นกัน ทำให้ปริมาตรสุดท้ายเบี่ยงเบนไปจากที่กฎของก๊าซในอุดมคติทำนายไว้

ดังนั้น ปริมาตรของแก๊สอาจแสดงได้อีกแบบหนึ่งโดยไม่รวมปริมาณความชื้น: Vd ₍ปริมาตรแห้ง) เศษส่วนนี้เป็นไปตามกฎของแก๊สอุดมคติได้แม่นยำกว่า ในทางตรงกันข้ามVs (ปริมาตรอิ่มตัว ₎คือปริมาตรของส่วนผสมของแก๊สจะมีหากเติมความชื้นเข้าไปจนถึงจุดอิ่มตัว (หรือความชื้นสัมพัทธ์ 100% )

เพื่อเปรียบเทียบปริมาตรของแก๊สระหว่างสองสภาวะที่มีอุณหภูมิหรือความดันต่างกัน (1 และ 2) โดยสมมติว่า nR เท่ากัน สมการต่อไปนี้ใช้การไม่รวมความชื้นเพิ่มเติมจากกฎของแก๊สอุดมคติ:

$${\displaystyle V_{2}=V_{1}\times {\frac {T_{2}}{T_{1}}}\times {\frac {p_{1}-p_{w,1}}{p_{2}-p_{w,2}}}}$$

โดยนอกจากคำศัพท์ที่ใช้ในกฎของก๊าซอุดมคติแล้ว ยังมีคำศัพท์อื่นๆ ดังนี้:

• p _wคือความดันย่อยของน้ำในสถานะก๊าซในสภาวะที่ 1 และ 2 ตามลำดับ

ตัวอย่างเช่น การคำนวณว่าอากาศ 1 ลิตร (a) ที่อุณหภูมิ 0 °C ความดัน 100 kPa และค่า p _w = 0 kPa (เรียกว่า STPD ดูด้านล่าง) จะเต็มปริมาตรเท่าใดเมื่อหายใจเข้าไปในปอด ซึ่งจะผสมกับไอน้ำ (l) และเปลี่ยนเป็นอุณหภูมิ 37 °C (99 °F) ความดัน 100 kPa และค่า p _w = 6.2 kPa (BTPS) อย่างรวดเร็ว:

$${\displaystyle V_{l}=1\ \mathrm {l} \times {\frac {310\ \mathrm {K} }{273\ \mathrm {K} }}\times {\frac {100\ \mathrm {kPa} -0\ \mathrm {kPa} }{100\ \mathrm {kPa} -6.2\ \mathrm {kPa} }}=1.21\ \คณิตศาสตร์ {l} }$$

ตัวอย่างการแสดงปริมาตรของก๊าซที่มีอุณหภูมิ ความดัน และความชื้นคงที่หรือเปลี่ยนแปลงได้โดยทั่วไป ได้แก่:

• ATPS : อุณหภูมิแวดล้อม (แปรผันได้) และความดัน (แปรผันได้) สภาวะอิ่มตัว (ความชื้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ)
• ATPD : อุณหภูมิแวดล้อม (เปลี่ยนแปลงได้) และความดันแวดล้อม (เปลี่ยนแปลงได้) แห้ง (ไม่มีความชื้น)
• BTPS : อุณหภูมิร่างกาย (37 °C หรือ 310 K) และความดัน (โดยทั่วไปเท่ากับความดันบรรยากาศ) ที่ระดับอิ่มตัว (47 mmHg หรือ 6.2 kPa)
• STPD : อุณหภูมิมาตรฐาน (0 °C หรือ 273 K) และความดันมาตรฐาน (760 mmHg (101.33 kPa) หรือ 100 kPa (750.06 mmHg))แห้ง (ไม่มีความชื้น)

สามารถใช้ปัจจัยการแปลงต่อไปนี้เพื่อแปลงระหว่างนิพจน์สำหรับปริมาตรของก๊าซ: ^{[ 3 ]}

ปริมาตรย่อยของก๊าซชนิดใดชนิดหนึ่ง คือเศษส่วนของปริมาตรทั้งหมดที่ก๊าซผสมนั้นครอบครอง โดยที่ความดันและอุณหภูมิคงที่ ในก๊าซผสม เช่น อากาศ ปริมาตรย่อยช่วยให้สามารถระบุส่วนประกอบของก๊าซชนิดใดชนิดหนึ่งได้อย่างชัดเจน เช่น ออกซิเจน

สามารถประมาณได้จากทั้งความดันย่อยและเศษส่วนโมลาร์: ^{[ 4 ]}$${\displaystyle V_{\rm {X}}=V_{\rm {tot}}\times {\frac {P_{\rm {X}}}{P_{\rm {tot}}}}=V_{\rm {tot}}\times {\frac {n_{\rm {X}}}{n_{\rm {tot}}}}}$$

• V _Xคือปริมาตรย่อยของส่วนประกอบก๊าซแต่ละชนิด (X)
• Vtotคือปริมาตรทั้งหมดในส่วนผสมของ_ก๊าซ
• P _Xคือความดันย่อยของก๊าซ X
• P _totคือความดันรวมในส่วนผสมของก๊าซ
• n _Xคือปริมาณสารของแก๊ส (X)
• n _totคือปริมาณรวมของสารในส่วนผสมของแก๊ส

• อัตราการไหลเชิงปริมาตร