质量的科学含义及在相关计量领域的应用

　　一、质量的科学含义及基本计量方法

　　1.质量的科学含义

　　质量是物体固有的物理属性，是物体所含物质的多少。质量既是物体惯性大小的量度，又是物体引力大小的量度。

　　目前与质量有关的有牛顿的万有引力定律和牛顿第二运动定律及爱因斯坦提出的质能方程和质速关系。要完整表达质量的定义，就要体现上述4条定律中 与质量有关的描述。质量是物体的物理属性。当物体运动速度v垲c (光速)时，质量既是物体惯性大小的量度，又是物体引力大小的量度;当物体运动速度v接近c(光速)时，质量与其运动速度和能量相关联。

　　目前，定义质量基本单位(公斤)的是国际公斤原器，随着科学的进一步发展，质量基本单位的复现趋向于被微观粒子质量或相物理常量替代，质量单位的定义也将随之改变。

　　2.质量的基本计量方法

　　计量学中研究的质量主要是牛顿力学范畴内的引力质量和惯性质量。质量的主要测量方法有测定引力质量、测定惯性质量和通过测定物体其他物理特性间接测量质量三种方法。

　　最基础的方法是通过测量、比较物体在地球表面受到的重力来测量物体的引力质量。这一方法也是构成当今质量计量量值传递系统的基础，由国际公斤原 器、国家公斤原器、各等级砝码、衡量仪器(包括天平和重力原理的秤)将统一的质量量值逐级传递至质量实际测量活动中，测量结果的相对不确定度覆盖 10-9~10-2数量级范围。惯性质量测量是通过测量物体运动改变时的相关参数来测量物体的惯性质量。

　　应用领域通常通过测量流体运动改变时产生的力来测量通过流体的惯性质量(如科里奥利流量计、靶式流量计、冲量流量计等)。差压式流量计、面积式流量计也部分体现了这一测量原理，测量结果的相对不确定度覆盖10^-4~10^-2数 量级范围，在研究、教学领域通常用惯性秤等方法测量物体的惯性质量;间接测量法是通过测定物体体积、密度和(或)物体的其他物理特性等方法计算质量(如计 量罐容积式流量计、电磁流量计、超声波流量计、密度计和核子秤、PVT测量气体质量等)，测量结果的相对不确定度覆盖10^-4~10^-2数量级范围。

　　微观粒子质量可用质谱仪等方法测量。在牛顿力学范畴内，引力质量和惯性质量相等且恒定不变。实际在地球表面由于空气浮力等因素的影响，引力质量 的测量结果会发生变化。为解决这一问题，引入了“真空中质量”、“折算质量”、“商业质量”等名词和相关的测量方法。真空中质量为在真空中测量的引力质 量，其真值即引力质量，与惯性质量相等。折算质量是将实际测量条件的测量结果折算到规定条件的计算质量值。计量学中折算质量概念的引入既统一、简化了质量 的量值传递工作，又使所有的质量测量结果可溯源至国际公斤原器的真空中质量。通常国际公斤原器使用真空中质量，从E₁到M₃各准确度等级砝码，给出修正值的，均以折算质量表示。商业质量是在质量量值传递末端，质量贸易交接中直接采用新量仪器质量测量结果或按规定对测量结果进行折算质量简化计算。这种简化也存在于质量量值传递与其他计量分支的接口处。