มวล
หมายถึงน้ำหนักของก๊าซ โดยทั่วไปจะแสดงเป็นมิลลิกรัม (มก.) กรัม (ก.) กิโลกรัม (กก.) หรือตัน (t) ปริมาตรหมายถึงความจุภายในของภาชนะที่บรรจุก๊าซ โดยทั่วไปจะแสดงเป็นลูกบาศก์มิลลิเมตร (mm³) ลูกบาศก์เซนติเมตร (cm³) หรือลูกบาศก์เมตร (m³) ปริมาตรเฉพาะคือปริมาตรที่ครอบครองโดยน้ำหนักต่อหน่วยของสาร มีสัญลักษณ์ *V* กำกับไว้ สำหรับก๊าซ ปริมาตรจำเพาะจะวัดเป็น m³/kg ในขณะที่ของเหลวจะวัดเป็น l/kg
ความดัน, แรงต่อหน่วยพื้นที่, ความดันบรรยากาศ, ความดันสัมบูรณ์, ความดันสัมพัทธ์
แรงที่เกิดจากการกระแทกของโมเลกุลก๊าซที่เคลื่อนที่เข้ากับผนังของภาชนะบรรจุเรียกว่า *แรงดัน* ความดันที่กระทำต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวภาชนะเรียกว่า *แรงต่อหน่วยพื้นที่* (หรือเรียกง่ายๆ ว่า *ความดัน*) โดยทั่วไปจะใช้หน่วยต่างๆ เช่น มิลลิเมตรปรอท (mmHg) หรือแรงต่อตารางเซนติเมตร (cm²) อย่างไรก็ตาม หน่วยวัดที่เป็นมาตรฐานสากล (มาตรวิทยาทางกฎหมาย) ได้แก่ ปาสกาล (Pa) กิโลปาสกาล (kPa) และเมกะปาสกาล (MPa) ผ่านการแปลง: 1 mmHg=133.3 Pa=0.1333 kPa; 1 เมกะปาสคาล=1000 ปาสคาล=1,000,000 ปาสคาล; และ 1 ATA=0.1 MPa
ความดันที่กระทำต่อพื้นผิวโลก-หรือวัตถุที่อยู่บนนั้น-โดยชั้นบรรยากาศหนาที่ห่อหุ้มดาวเคราะห์นั้นเรียกว่า *ความดันบรรยากาศ* ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ *B* แรงดันที่กระทำโดยตรงบนพื้นผิวของภาชนะหรือวัตถุเรียกว่า *แรงดันสัมบูรณ์*; ค่าความดันสัมบูรณ์วัดโดยสัมพันธ์กับจุดเริ่มต้นของสุญญากาศสัมบูรณ์และแสดงด้วยสัญลักษณ์ *P*ABS
ความดันที่วัดโดยใช้เครื่องมือ เช่น เกจวัดแรงดัน เกจสุญญากาศ หรือมาโนมิเตอร์แบบท่อ U- เรียกว่า *แรงดันเกจ* (หรือเรียกอีกอย่างว่า *แรงดันสัมพัทธ์*) ความดันเกจวัดโดยสัมพันธ์กับความดันบรรยากาศ และแสดงด้วยสัญลักษณ์ *P*g ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทั้งสามนี้แสดงเป็น: *P*ABS=*B* + *P*g
อุณหภูมิ, อุณหภูมิสัมบูรณ์, อุณหภูมิสัมพัทธ์, อุณหภูมิวิกฤติ, ความดันวิกฤต
อุณหภูมิแสดงถึงค่าเฉลี่ยทางสถิติของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลของสาร อุณหภูมิของก๊าซเป็นการรวมตัวกันของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลของก๊าซ โดยทั่วไปอุณหภูมิของก๊าซจะแสดงเป็นองศาเซลเซียส (องศา) โดยมีจุดเยือกแข็งของน้ำกำหนดไว้ที่ 0 องศา ในวิชาฟิสิกส์ มักใช้ *อุณหภูมิสัมบูรณ์* แทนด้วยสัญลักษณ์ "K" อุณหภูมิสัมบูรณ์กำหนดให้ –273 องศาเป็นจุดศูนย์ ความสัมพันธ์ระหว่างเซลเซียสและอุณหภูมิสัมบูรณ์แสดงได้จากสูตร: *T*=*t* + 273. นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษมักใช้มาตราส่วน *ฟาเรนไฮต์* ซึ่งแสดงด้วยสัญลักษณ์ระดับ F เนื่องจากก๊าซใดๆ ก็ตามสามารถถูกทำให้กลายเป็นของเหลวได้ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันเฉพาะ อุณหภูมิก็จะสูงขึ้น ความดันที่จำเป็นสำหรับการทำให้กลายเป็นของเหลวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเกินเกณฑ์ที่กำหนด ความดันที่เพิ่มขึ้น-ไม่ว่าจะมากขนาดไหน-ก็สามารถกระตุ้นให้เกิดของเหลวได้ อุณหภูมิเฉพาะนี้เรียกว่า *อุณหภูมิวิกฤติ* และความดันต่ำสุดที่ต้องการที่อุณหภูมินี้เรียกว่า *ความดันวิกฤต*
*จุดน้ำค้าง* หมายถึงอุณหภูมิที่ความชื้นที่มีอยู่ในก๊าซเปลี่ยนจากสถานะไอไม่อิ่มตัวไปเป็นสถานะไออิ่มตัว เมื่อการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้น หยดน้ำค้างจำนวนเล็กน้อยจะเริ่มก่อตัว อุณหภูมิที่หยดเหล่านี้ปรากฏครั้งแรกถูกกำหนดให้เป็นจุดน้ำค้าง เนื่องจากจุดน้ำค้างขึ้นอยู่กับความดัน- จึงทำให้เกิดความแตกต่างระหว่าง *จุดน้ำค้างความดันบรรยากาศ* (หรือจุดน้ำค้างความดันปกติ-) และ *จุดน้ำค้างความดัน* จุดน้ำค้างในชั้นบรรยากาศหมายถึงอุณหภูมิที่ความชื้นควบแน่นภายใต้ความดันบรรยากาศมาตรฐาน ในขณะที่จุดน้ำค้างของความดันหมายถึงอุณหภูมิการควบแน่นของความชื้นภายใต้ความดันที่เพิ่มขึ้นโดยเฉพาะ มีความสัมพันธ์การแปลงระหว่างสองค่านี้ (ซึ่งสามารถกำหนดได้ผ่านตารางการแปลง) ตัวอย่างเช่น หากจุดน้ำค้างของความดันอยู่ที่ 5 องศา ที่ความดัน 0.7 MPa จุดน้ำค้างในบรรยากาศที่สอดคล้องกัน (ที่ 0.101 MPa) จะเป็น -20 องศา ในอุตสาหกรรมก๊าซ เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่นอย่างชัดเจน การอ้างอิงถึง "จุดน้ำค้าง" เป็นที่เข้าใจกันว่าหมายถึงจุดน้ำค้างในชั้นบรรยากาศ *การกลายเป็นไอ* อธิบายกระบวนการที่สารเปลี่ยนจากสถานะของเหลวไปเป็นสถานะก๊าซ กระบวนการนี้ครอบคลุมทั้งการระเหยและการเดือด *การควบแน่น* ในทางกลับกัน อธิบายกระบวนการที่ก๊าซเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว
ความบริสุทธิ์
ความบริสุทธิ์เป็นตัวแปรทางเทคนิคที่สำคัญสำหรับก๊าซ ยกตัวอย่างไนโตรเจน: ตามมาตรฐานแห่งชาติ ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนแบ่งออกเป็นสามเกรด-ไนโตรเจนเกรดอุตสาหกรรม- ไนโตรเจนบริสุทธิ์ และไนโตรเจน-ความบริสุทธิ์สูง ระดับความบริสุทธิ์ตามลำดับคือ 99.5% (โดยมีปริมาณO₂น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.5%), 99.99% (โดยมีปริมาณO₂น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.01%) และ 99.999% (โดยมีปริมาณO₂น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.001%)
อัตราการไหล อัตราการไหลตามปริมาตร และอัตราการไหลของมวล
*อัตราการไหล* หมายถึงปริมาณของก๊าซที่ไหลผ่านหน้าตัด-ใดๆ ของท่อร้อยสายต่อหน่วยเวลาในระหว่างการไหลของก๊าซ อัตราการไหลสามารถแสดงได้สองวิธี: เป็น *อัตราการไหลของปริมาตร* หรือเป็น *อัตราการไหลของมวล* แบบแรกหมายถึงปริมาตรของก๊าซที่ไหลผ่านส่วนตัดขวาง-เฉพาะของท่อส่งก๊าซ ในขณะที่แบบหลังหมายถึงมวลของก๊าซที่ไหลผ่านท่อนั้น ในอุตสาหกรรมก๊าซ อัตราการไหลตามปริมาตรคือหน่วยเมตริกมาตรฐานที่ใช้โดยทั่วไป โดยวัดเป็นหน่วย m³/h (หรือ L/h) เนื่องจากปริมาตรของก๊าซขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดัน และความชื้น เพื่อประโยชน์ในการเปรียบเทียบ อัตราการไหลตามปริมาตรที่อ้างถึงโดยทั่วไปมักอ้างอิงถึง "สภาวะมาตรฐาน" (หมายถึงอุณหภูมิ 20 องศา ความดัน 0.101 MPa และความชื้นสัมพัทธ์ 65%) ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ อัตราการไหลจะแสดงเป็นหน่วย Nm³/h โดยที่ "N" หมายถึง "สภาวะมาตรฐาน"
อากาศมีการอัดตัวได้ เมื่อทำงานทางกลบนอากาศโดยใช้เครื่องอัดอากาศ-ซึ่งจะช่วยลดปริมาตรและเพิ่มความดัน-สารที่เกิดขึ้นจะเรียกว่าอากาศอัด อากาศอัดมีสิ่งเจือปนมากมาย: 1. น้ำ (รวมถึงละอองน้ำ ไอน้ำ และคอนเดนเสท); 2. น้ำมัน (รวมถึงหยดน้ำมันและไอน้ำมัน) และ 3. สารที่เป็นของแข็งต่างๆ (เช่น อนุภาคสนิม ฝุ่นโลหะ ฝุ่นยาง เม็ดน้ำมันดิน และอนุภาคละเอียดจากสารกรองหรือวัสดุปิดผนึก) นอกจากนี้อาจมีสารเคมีอันตรายหลายชนิดที่ทำให้เกิดกลิ่น ไอน้ำสามารถกำจัดออกจากอากาศอัดได้ด้วยวิธีต่างๆ เช่น การเพิ่มแรงดัน การทำความเย็น หรือการดูดซับ น้ำของเหลวสามารถกำจัดออกได้โดยวิธีการต่างๆ เช่น การทำความร้อน การกรอง หรือการแยกทางกล
การดูดซับและการซึมผ่านของเมมเบรน
การดูดซับคือความเข้มข้นแบบเลือกสรรของส่วนประกอบตั้งแต่ 1 ชิ้นขึ้นไปภายในส่วนผสมของก๊าซลงบนพื้นผิวของของแข็งที่มีรูพรุน ส่วนประกอบที่ถูกดูดซับเรียกว่า *ตัวดูดซับ* ในขณะที่ของแข็งที่มีรูพรุนเรียกว่า *ตัวดูดซับ* แรงยึดเหนี่ยวระหว่างตัวดูดซับและตัวดูดซับมักเป็นพันธะเคมี การปลดปล่อย (การดูดซับ) ของตัวดูดซับในภายหลังทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิหรือโดยการลดความดันบางส่วนของส่วนประกอบเฉพาะนั้นภายในส่วนผสมของก๊าซ ในสถานการณ์ที่แตกต่างกัน-ซึ่งเรียกว่า *การดูดซึมทางเคมี*- ตัวดูดซับจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกับตัวดูดซับที่เป็นของแข็ง โดยทั่วไปแล้ว วัสดุที่ดูดซับด้วยสารเคมีไม่สามารถสร้างใหม่ได้
การซึมผ่านของเมมเบรนในบริบทของการทำให้ก๊าซบริสุทธิ์ หมายถึงกระบวนการที่เมมเบรนโพลีเมอร์แยกก๊าซโดยอาศัยการซึมผ่านแบบเลือกสรรของส่วนประกอบก๊าซตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไปจากด้านหนึ่งของเมมเบรนไปยังอีกด้านหนึ่ง ส่วนประกอบเฉพาะที่เป็นปัญหาจะละลายลงบนพื้นผิวของเมมเบรนโพลีเมอร์ และต่อมาจะเคลื่อนตัวผ่านเมมเบรน ซึ่งขับเคลื่อนโดยการไล่ระดับความเข้มข้น การไล่ระดับความเข้มข้นนี้จะถูกรักษาไว้โดยทำให้แน่ใจว่าความดันบางส่วนของส่วนประกอบเฉพาะบนด้านหนึ่งของเมมเบรนยังคงสูงกว่าความดันบางส่วนบนฝั่งตรงข้าม
