干空气的气体组成与含量：氮气、氧气、氩气及微量气体成分表

一、干空气由哪些气体组成？

干空气是由多种气体组成的混合气体，其主要成分为氮气和氧气，此外还含有氩气、二氧化碳以及少量其他气体。

在气体流量测量和气体物性计算中，空气的组成是一个重要的基础参数。由于不同气体具有不同的分子量和物理性质，因此各组分的体积百分比与重量百分比并不完全相同。

干空气中各气体成分的含量，可以分别用体积百分比和重量百分比表示。

二、干空气中各气体成分完整数据表

下表列出了干空气中10种气体的分子式、体积百分比和重量百分比。数据按所列气体组成资料整理。

表中采用科学计数法表示微量气体的含量。例如，1.08×10-4%表示0.000108%。

需要注意，表中的二氧化碳体积分数为0.03%，属于该组资料采用的参考数据，并不表示所有时间和地点的大气二氧化碳浓度均保持这一数值。

三、干空气中的主要气体成分

1. 氮气

氮气是干空气中含量最多的气体，其分子式为N2。

按表中数据，氮气的体积百分比为78.03%，重量百分比为75.6%。

氮气在空气中的体积占比超过四分之三，是干空气的主要组成部分。

2. 氧气

氧气的分子式为O2，是干空气中的第二大组成气体。

按表中数据，氧气的体积百分比为20.95%，重量百分比为23.1%。

与氮气相比，氧气的重量百分比高于其体积百分比，这与两种气体的分子量不同有关。

3. 氩气

氩气的分子式为Ar，属于干空气中的重要少量组分。

按表中数据，氩气的体积百分比为0.932%，重量百分比为1.286%。

虽然氩气的体积含量不到1%，但由于其分子量较大，其重量百分比高于体积百分比。

4. 二氧化碳

二氧化碳的分子式为CO2。

按表中数据，二氧化碳的体积百分比为0.03%，重量百分比为0.046%。

二氧化碳在干空气中的含量相对较低，其实际浓度还可能随环境和时间发生变化。

四、干空气中的微量气体成分

除氮气、氧气、氩气和二氧化碳外，干空气中还含有氖、氦、氪、氢、氙和臭氧等微量气体。

这些气体的体积百分比和重量百分比通常较小，因此表中使用科学计数法表示。

其中，部分气体的体积百分比以范围形式表示，应按相应范围理解，而不是将其视为固定不变的单一数值。

五、体积百分比与重量百分比有什么区别？

气体混合物的组成可以采用不同的表示方法，其中体积百分比和重量百分比是两种常见形式。

1. 体积百分比

体积百分比表示某一气体组分的体积占混合气体总体积的百分比。

在相同温度和压力条件下，对于近似理想气体的混合物，体积百分比可以近似等同于摩尔百分比。

2. 重量百分比

重量百分比表示某一气体组分的质量占混合气体总质量的百分比。

由于不同气体的分子量不同，即使体积百分比相同，其重量百分比也可能不同。

3. 氮气与氧气的含量比较

从表中可以看出，氮气的重量百分比低于其体积百分比，而氧气的重量百分比高于其体积百分比。

因此，在气体组分计算中，需要明确采用的是体积百分比还是重量百分比，不能直接将两者混用。

六、干空气组成与气体流量测量的关系

干空气的气体组成是进行空气物性计算时需要考虑的基础条件之一。

在气体流量测量中，不同气体组分会影响混合气体的平均分子量及其他物理性质。

对于需要进行气体密度计算或质量流量换算的测量系统，应根据相应的气体组成及测量条件确定所需物性参数。

气体的体积流量与质量流量之间具有以下关系：

qm = ρqv　（1）

式中：

由于气体密度与气体组成、压力和温度等条件有关，因此在进行质量流量计算时，需要使用对应状态下的密度。

七、使用干空气组成数据时需要注意的问题

第一，干空气组成数据不包含水蒸气含量。实际空气如果含有水蒸气，其组成与干空气存在差别。

第二，体积百分比与重量百分比的计量基准不同，不能直接互相替代。

第三，部分微量气体的含量并非固定不变，表中以范围形式给出的数据应保留其范围。

第四，表中的二氧化碳含量为该资料采用的参考值。在需要精确计算实际空气组成时，应根据具体气体条件选择相应数据。

八、总结

干空气主要由氮气、氧气和氩气组成，同时含有二氧化碳及多种微量气体。

按本文所列数据，氮气体积百分比为78.03%，氧气为20.95%，氩气为0.932%，二氧化碳为0.03%。

除主要气体外，干空气中还含有氖、氦、氪、氢、氙和臭氧等微量组分。

在空气物性计算和气体流量测量中，应注意区分气体的体积百分比与重量百分比，并根据实际测量条件确定所采用的气体组成数据。