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中国真空学会质谱分析和检漏专业委员会第十七届年会中国计量测试学会真空计量专业委员会第十二届年会

谈气体漏率Q=P·V/t的物理含义

李明蓬(退休)

（运载火箭技术研究院一部）

摘要：气体漏率是气体的微流量，当以Q=P·V/t表达时，它不是体积流量，也不是质量流量，

又不等于mol流量，它只可以理解为在室温下以气体分子数目为计量基础的微流量。例如用Pa·m3/s

作单位时，就是用每秒漏出一个含有2.505×1020个分子的气体团为计算微流量的单位。

关键词：气体漏率

1以Q=P·V/t表示的漏率不是体积流量

上世纪八十年代以前，我们单位用于压力容器、阀门和压力管道的检漏技术都是沿用以前苏联

引进的气密检查技术，技术要求不严格。例如，漏率要求规定为“不允许漏气泡”，或者是“每秒钟

不允许有超过x个气泡”，更精确一些可以规定为“每秒钟不允许有超过x毫升的气泡”。但是气体

是可以压缩的，不可能只用体积流量来表示其漏率，还应该考虑气泡内的压力。以在水中收集气泡

为例，每个气泡破裂的瞬间，它的内压要比环境大气压稍大△P，△P是用以克服水的表面张力维持

水泡不破的作用力。

∆P=δ·πr/πr2=δ/r

式中：δ——水的表面张力系数r——水泡的半径

实际上∆P是很小的，在计算漏率时可以认为气泡内压就是当地的大气压。北京的大气压近似1

个标准大气压，而西昌海拔较高，当地的大气压只相当於0.8倍的标准大气压。在北京检查过的产

品到西昌用同样的方法和工具检出同样大小的气泡数会比北京多。

实践和分析都说明体积流量不能表示气体的漏率，以后我们在图纸上就以气泡内的压力和气泡

的体积的乘积除以时间P•V/t来表示漏率，例如标准大气压•毫升/秒。

2以P•V/t表示的漏率也不是质量流量。

现在我们常用的气体漏率表达式是Q=P·V/t,其中P为气体的压力（绝压）,V是气体在室温（检

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漏时的温度视为室温）下所占的体积t是测量的时间段，国际通用单位是Pa•m/s有人认为P•V/t既

不是体积流量那就应该归类於质量流量。如果是表示质量流量，应该写成Q=ρ•V/t其中ρ是气体的

密度而我们用的是压力P，所以不是质量流量。再者，不同气体的质量轻重不一样，不论真空容器

或压力容器，检漏的目的都是为了保持其在使用时间内压力变化於允许范围以内，它和使用气体的

轻重没有直接关系，所以在体积不变时只需要检测其压力的变化值就能算出∆（P•V）/t（漏率）

3在室温下以P•V/t表示的漏率要经温度换算才能等于mol流量

依据理想气体的状态方程：

PV=（m/μ）•RT

式中m——被测气体的质量

μ——该种气体的mol质量

R——气体的普适常数

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T——气体的热力学温度

m/μ实际上是以mol为单位表示气体的数量，我们可称之为mol数。状态方程表示，当温度T

为常数时（P•V）值与该部分气体的mol数成正比。

气体在标准状态下（P≈105Pa,T≈273k）1mol的任何气体都占有相同的体积≈22.4L（2.24³

10-2m3）也就是只有在标准状态下2.24³10-2m3³105Pa=2.24³103Pa•m3的气体才是1mol.

由于检漏在室温下进行，这结果还要进行换算和修正，2.24×293/273×103Pa•m3=2.404×103Pa•m3

才是1mol,所以检漏时测出的P•V/t并不能直接看作是mol流量，需要经过换算才能以mol/t为单位

的mol流量。

4以P•V/t表示的漏率实质上是以分子数目计算气体的微流量

根据阿伏加得罗定律，等体积的任何种类的气体，在同温度同压力下均有相同的分子数，1mol