浅谈气体质量流量与体积流量

前言

    气体是指无形状有体积的可压缩和膨胀的特殊流体。与液体一样的都可以流动，可变形。与液体不同的是气体气体分子间距离很大，可以被压缩膨胀。假如没有限制（容器或力场）的话，气体可以膨胀，其体积不受限制。

理想气体定律

    气体有实际气体和理想气体之分。在中学化学时，我们学习了理想气体方程，其中就有一个理想气体的概念：理想气体是人们对实际气体简化而建立的一种理想模型。理想气体具有两个特点：
①分子本身不占有体积；
②分子间无相互作用力。实际气体与之有差别，用理想气体讨论得到的结论只适用于压力不高，温度不低的实际气体。

理想气体状态方程可用PV=nRT表示，式中：P为压强，V为气体体积，T为温度，n为气体的物质的量，R为摩尔气体常数。

体积流量与质量流量的定义与区别

  气体流量表示在单位时间内气体通过一定截面积的量。当流体量以体积表示时称为体积流量；当流体量以质量表示时称为质量流量。气体体积流量是指单位时间输送管道中流过的气体体积，单位一般是L/min或mL/min。气体体积有工作状态下体积和标准状态下体积之分，它们都是指在某个压力和某个温度情况下的体积，海霖科技微型泵均是在标况下（温度为25℃、标准大气压101kPa） 测定的空载流量值。气体质量流量是指单位时间气体通过输送管道的气体质量。单位：Kg/min。

  两者的区别是，质量流量是指测量流动气体中的分子数量，而体积流量则是测量这些分子占据的空间。由于气体是可压缩的，因此当压力或温度变化时，体积流量会发生显着变化。

  当流量测量焦点是气体本身时，选择质量流量。 当流量测量或控制的焦点位于气体体积内时，选择体积流量。 如在工业卫生和环境空气监测应用在体积流量测量中效果最佳，因为目标是量化实际测量条件下空气体积内的颗粒数量。

体积流量计与质量流量计

  市面上的流量计类型较多，大体可分为质量流量计和体积流量计。体积流量计有玻璃转子流量计和皂膜流量计等；质量流量计的种类更是多种多样，从测量原理可分为直接式、间接式、热式、差压式及科里奥利等。

质量流量计可直接测量质量流量，密度动态检测，不需要补偿，还可直接测体积流量。而体积流量计，只能直接测体积流量。如要测质量流量，需要给一个固定的密度值，这样就不能动态检测密度，精度差一点。质量流量计价格昂贵，测量比较准确，体积流量计便宜，但是两者之间可以转换。

体积流量与质量流量的换算

  质量流量与体积流量的换算公式：Qm=Qv×ρ，式中：Qm为质量流量，ρ为流体密度，Qv为体积流量。 若知道气体密度和其中一种流量值皆可以直接换算另一种。但是气体是可压缩的，气体密度受实际压力和温度的影响，变化较大。

1、理想气态方程：PV=nRT，式中：P为压强，V为气体体积，T为温度，n为气体的物质的量，R为摩尔气体常数。
2、气体密度公式：ρ=m/V，式中：ρ为密度，V为气体体积，m为气体质量。
3、气体摩尔质量：M=m/n，式中：M为气体的摩尔质量，n为气体的物质的量，m为气体质量。

  若根据以上三个公式可得：ρ=MP/RT，式中：ρ为密度，M为气体的摩尔质量，P为压强，R为摩尔气体常数，T为温度。如果是单一成分的气体，对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的，而物质的质量则随着物质的量不同而发生变化。若已知气体成分就可知气体的摩尔质量。在一定的压力和温度下，我们就可以根据此公式得到气体的密度，来进行质量流量与体积流量的换算。