天然气密度

　　天然气是一种无毒无色无味的气体，其主要成份是甲烷。在0℃及101.325kPa(1个大气压)条件下天然气的密度为0.7174Kg/m³, 相对密度为0.5548 ( 即设空气的密度为1，天然气相对于空气的密度为0.5548)。

　　天然气，是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、气田、煤层和页岩层。

液化天然气是什么？液化天然气密度是多少？

第一个问题可能大家都很熟悉，第二问题可能会难倒一片。

　　天然气在常压下，冷却至约-162℃时，则由气态变成液态，称为液化天然气(英文：LiquefiedNaturalGas，简称LNG)。

　　液化天然气（LNG）的主要成分为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程中进一步得到净化，甲烷纯度更高，几乎不含二氧化碳和硫化物，且无色无味、无毒。

　　液化天然气由液态汽化为气态，体积增大几百倍，气态甲烷是液态甲烷体积的625倍。液化天然气密度：0.42～0.46g/cm³。气态大约是：626.5g/cm³。大约是空气的：2/3。

　　那天然气、液化天然气的密度是怎么算出来的？在这之前我们先来了解下密度是怎么计算的：

密度：物质每单位体积内的质量。

　　物体中任一点P的密度定义为：

　　式中△V为包含P点的体积元；△M为该体积元的质量。在厘米·克·秒制中，密度的单位为克/立方厘米；在国际单位制和中国法定计量单位中，密度的单位为千克/立方米。

密度的变化规律

　　一般来说，不论什么物质，也不管它处于什么状态，随着温度、压力的变化，体积或密度也会发生相应的变化。联系温度T、压力P和密度ρ（或体积）三个物理量的关系式称为状态方程。气体的体积随它受到的压力和所处的温度而有显著的变化。对于理想气体，状态方程为P=ρRT，式中R为气体常数，等于287.14㎡（秒²*开）。如果它的温度不变，则密度同压力成正比; 如果它的压力不变，则密度同温度成反比。对一般气体，如果密度不大，温度离液化点又较远，则其体积随压力的变化接近理想气体；对于高密度的气体，还应适当修正上述状态方程。

　　固态或液态物质的密度，在温度和压力变化时，只发生很小的变化。例如在0℃附近，各种金属的温度系数（温度升高1℃时，物体体积的变化率）大多在10^-9左右。深水中的压力和水下爆炸时的压力可达几百个大气压，甚至更高（1大气压=101325帕），此时必须考虑密度随压力的变化。R.H.科尔建议采用下列状态方程：

　　式中, P0是一个大气压下水的密度。若n和B取作7和3000大气压，则一直到10^-5大气压，上述公式和实测数据的误差都在百分之几的范围内。

　　就整个自然界而言，特大的压力会使某些天体中物质的密度与常见密度相差悬殊。

密度与生活

　　人体的密度仅有1.02g/cm³，只比水的密度多出一些。汽油的密度比水小，所以在路上看到的油渍，都会浮在水面上。海水的密度大于水，所以人体在海水中比较容易浮起来。（死海海水密度达到1.3g/cm³，大于人体密度，所以人可以在死海中漂浮起来。）

密度的应用

　科学上

　　1.鉴别组成物体的材料。

　　密度是物质的特性之一，每种物质都有一定的密度，不同物质的密度一般是不同。因此我们可以利用密度来鉴别物质。其办法是是测定待测物质的密度，把测得的密度和密度表中各种物质的密度进行比较，就可以鉴别物体是什么物质做成的。

　　2.计算物体中所含各种物质的成分。

　　3.计算很难称量的物体的质量或形状比较复杂的物体的体积。

　　根据密度公式的变形式：m=Vρ或 V=m/ρ，可以计算出物体的质量和体积，特别是一些质量和体积不便直接测量的问题，如计算不规则形状物体的体积、纪念碑的质量等。

　　4.判定物体是实心还是空心。

　　判定物体是空心的还是实心的，一般有以下三种方法 ：

　　（1）根据公式，求出其密度，再与该物质密度ρ比较，若<ρ，则为空心，若=ρ，为实心。

　　（2）已知质量，由公式求出V，再与V物比较，若V物>V，则为空心，若V=V物 ，则该物体为实心。

　　（3）把物体当作实心物体对待，利用，求出体积为v的实心物体的质量，然后将m与物体实际质量m物比较，若m>m物时，则该物体为空心，若m=m物，则该物体为实心。

　　5.计算液体内部压强以及浮力等。（密度也可以计算柱体压强）

　　6.鉴别未知物质

　　“氩”就是通过计算未知气体的密度发现的。经多次实验后又经光谱分析，确认空气中含有一种以前不知道的新气体，把它命名为氩。

　农业上

　　对于密度是一个重要的依据。在农业上可用来判断土壤的肥力，含腐殖质多的土壤肥沃，其密度一般为2.3×10³千克/米³。我们在选种时可根据种子在水中的沉、浮情况进行选种：饱满健壮的种子因密度大而下沉；瘪壳和其他杂草种子由于密度小而浮在水面。在工业生产上如淀粉的生产以土豆为原料，一般来说含淀粉多的土豆密度较大，故通过测定土豆的密度可估计淀粉的产量。

　工业上

　　工厂在铸造金属物之前，需估计熔化多少金属，可根据模子的容积和金属的密度算出需要的金属量。

接下来我们就来计算下天然气的密度：

1. 天然气的密度

天然气的密度定义为单位体积天然气的质量，用符号ρ表示。

　　式中m—天然气的质量，kg;

　　V—天然气的体积，m³。

　　因为在101.325kPa、0℃下，1kmol任何气体的体积都等于22.4m³，所以任何气体在此标准状态下的密度为：

　　气体的密度与压力、温度有关，在低温、高压下同时与气体的压缩因子有关。气体在某压力、温度下的密度为：

　　式中ρ—气体在任意压力、温度下的密度，kg/m³;

　　p—天然气的压力，kPa(绝);

　　M—天然气的相对分子质量;

　　Z—天然气压缩系数;

　　T—天然气绝对温度，K。

　　2. 相对密度 

天然气相对密度是在相同压力和温度下天然气的密度与空气密度之比，即ρ天/ρ空，这是一个无量纲的量。

　　天然气的相对密度用符号S表示，则：

　　式中ρ天，M天——分别为天然气的密度和相对分子质量;

　　ρ空，M空——分别为空气的密度和相对分子质量。

　　空气的密度：

　　ρ空=1.293kg/m³(O℃、101.325kPa)

　　ρ空=1.205kg/m³(20℃、101.325kPa)

　　由此可求得天然气的相对密度也常用在已知天然气的相对密度时，求天然气的分子量或密度等。

　　天然气的相对密度一般在0.54～0.62之间，石油伴生产的相对密度在0.7～0.85之间，个别含重烃多的油田气也有大于1的。

知识补充

　　压缩天然气

　　压缩天然气（Compressed Natural Gas,简称CNG）指压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态天然气，是天然气加压并以气态储存在容器中。

　　压缩天然气与管道天然气的组分相同,主要成分为甲烷（CH4）。CNG可作为车辆燃料使用。LNG（Liquefied Natural Gas）可以用来制作CNG，这种以CNG为燃料的车辆叫做NGV（Natural Gas Vehicle）。

液化石油气（Liquefied Petroleum Gas,简称LPG）经常容易与LNG混淆，其实它们有明显区别。LPG的主要组分是丙烷（超过95%），还有少量的丁烷，LPG在适当的压力下以液态储存在储罐容器中，被用作民用燃料和车辆燃料。