Referenzbedingungen in der Durchflussmessung – warum eigentlich?

Auf den ersten Blick ist es absolut sinnvoll, einen Massendurchfluss auch in einer Masseneinheit anzugegeben, z.B. in Gramm/ Stunde oder Milligramm/Minute etc. Allerdings sind die meisten Anwender gewohnt, in Volumina zu denken.

Nehmen wir mal ein Beispiel:

Wir stellen uns vor, wir haben einen Zylinder mit einem Volumen von einem Liter, der mit einem beweglichen Kolben von vernachlässigbarem Gewicht verschlossen ist. Dieser Zylinder enthält Luft bei Umgebungsdruck, also etwa 1 bar(a). Das Gewicht dieser Volumens Luft bei 0°C ist 1,293 g. Dies ist also die Masse der Luft.

Wenn wir nun den Kolben abwärts bis zur Hälfte der Zylinderhöhe bewegen, ist das Volumen nur noch ½ Liter, der Druck in diesem Volumen hat sich auf 2 bar(a) verdoppelt. Die Masse allerdings ist immer noch 1,293 g, denn es ist weder Masse entfernt worden noch ist welche dazu gekommen. Wenn wir uns nun dieses Beispiel anschauen, ist auch verständlich, warum Massendurchfluss eigentlich auch in einer Masseneinheit dargestellt werden sollte. Allerdings können wir uns z.B. 14 g Stickstoff nur schwer vorstellen und zu anderen Massen in Beziehung setzen. Wenn ich 14 g Stickstoff in einen roten Ballon fülle und 1 g Wasserstoff in einen völlig identischen blauen Ballon fülle und sie nebeneinander halte, sind dann beide Ballons gleich groß? Hier muss wohl jeder von uns erst mal kurz überlegen.

Es ist aber kein Problem, eine Masse auf ein Volumen umzurechnen, allerdings muss man die Rahmenbedingungen (Druck, Temperatur) dabei festlegen. Zur Umrechnung eines Massenflusses in einen Volumenfluss (bzw. eine Masse in ein Volumen) wird die Dichte des Mediums benötigt. Es müssen also definierte Bedingungen (Druck und Temperatur) gewählt werden, um eine Masse mittels der Dichte auf ein Volumen umzurechnen. Damit ergibt sich dann ein bestimmtes Volumen. Ändert sich die Randbedingung, ändert sich auch das Ergebnis.