Το PPM σημαίνει «μέρη ανά εκατομμύριο». Ug σημαίνει μικρογραμμάρια. Ένα μικρογραμμάριο ισούται με το ένα εκατοστό του γραμμαρίου. Τα μέρη ανά εκατομμύριο είναι ένα διαφορετικό είδος μέτρησης πυκνότητας, συγκρίνοντας έναν τύπο μορίου με τον αριθμό όλων των μορίων στον ίδιο όγκο. Η διάκριση μεταξύ των δύο μετρήσεων πυκνότητας μπορεί να απεικονιστεί με μετατροπή της πυκνότητας διοξειδίου του άνθρακα από τη μία μονάδα μέτρησης πυκνότητας στην άλλη. Σημειώστε ότι η μετατροπή δεν είναι απλό θέμα πολλαπλασιασμού με έναν παράγοντα. Αντίθετα, η μετατροπή εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση.
Ας υποθέσουμε επίσης ότι ο τόπος όπου έγινε η ανάγνωση είναι σε κανονική πίεση και θερμοκρασία (SPT). Το SPT είναι 0 βαθμοί Κελσίου (ή 273 βαθμοί Κέλβιν) και 1 ατμόσφαιρα (atm) πίεσης αερίου. Μια ατμόσφαιρα πίεσης ισούται με περίπου 14,8 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (PSI), η ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας (περισσότερο ή λιγότερο).
Προσδιορίστε ποιος είναι ο μοριακός αριθμός, ας πούμε, σε ένα λίτρο αέρα σε αυτό το σημείο μέτρησης, κάνοντας την εύλογη υπόθεση ότι το αέριο συμπεριφέρεται σαν ένα ιδανικό αέριο. Αυτή η υπόθεση σάς επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε την ιδανική εξίσωση αερίου, PV = nRT. Για τους μη ενεργοποιημένους, P σημαίνει πίεση, V για όγκο, n για τον αριθμό γραμμομορίων (mol; μια μονάδα μέτρησης μορίων), και το R είναι μια σταθερά αναλογικότητας. Το T είναι για απόλυτη θερμοκρασία και επομένως μετράται σε βαθμούς Kelvin (K). Εάν το P είναι στην ατμόσφαιρα (atm) και το V είναι σε λίτρα (L), τότε το R ισούται με 0,08206 L_atm / K_mol.
Συνεχίζοντας με το παραπάνω παράδειγμα, PV = nRT γίνεται 1 atm_1 L = n (0,08206 L_atm / K * mol) 273K. Οι μονάδες ακυρώνονται για να δώσουν n = 0,04464 moles.
Εφαρμόστε τον αριθμό του Avagadro στον μοριακό αριθμό για να βρείτε τον αριθμό των μορίων του αέρα στον όγκο του ενδιαφέροντος. Ο αριθμός του Avagadro είναι, στην επιστημονική σημειογραφία, 6.022x10 ^ 23 μόρια ανά γραμμομόριο, όπου το caret ^ αναφέρεται στην εκτόνωση.
Συνεχίζοντας το παράδειγμα CO2, το n = 0,04464 moles αναφέρεται σε 0,04464x6,022x10 ^ 23 = 2,688x10 ^ 22 μόρια.
Συνεχίζοντας με το παράδειγμα CO2, το γραμμομοριακό βάρος του CO2 είναι το άθροισμα του μοριακού βάρους του ατομικού άνθρακα συν το διπλάσιο του γραμμομοριακό βάρος του ατομικού οξυγόνου, που είναι 12,0 και 16,0 γραμμάρια ανά γραμμομόριο αντίστοιχα (το οποίο μπορείτε να βρείτε στο μεγαλύτερο μέρος κάθε περιοδικού διάγραμμα). Έτσι το CO2 έχει μοριακό βάρος 44,0 g / mol. Έτσι, 1,69x10 ^ -5 moles CO2 ισοδυναμεί με 7,45x10 ^ -4 γραμμάρια.
Συνεχίζοντας με το παράδειγμα CO2, ο όγκος καθορίστηκε ως 1 λίτρο στο βήμα 3. Έχετε λοιπόν 7,45x10 ^ -4 γραμμάρια ανά λίτρο. Αυτό είναι 0,000745 g / L ή 745 ug ανά λίτρο (βρέθηκε μόνο πολλαπλασιάζοντας το 0,000745 με ένα εκατομμύριο). Υπάρχουν χίλια λίτρα ανά κυβικό μέτρο. Έτσι η πυκνότητα γίνεται 745.000 ug ανά μέτρο σε κύβους. Αυτή είναι η τελική σας απάντηση.
βιβλιογραφικές αναφορές
- Χημεία; Ρέιμοντ Τσανγκ; 1985
Συμβουλές
- Συνοπτικά, οι υπολογισμοί ήταν PPM x [P / (T * R)] x γραμμομοριακό βάρος x 1000. (Το V ορίστηκε ίσο με 1, χωρίς απώλεια γενικότητας.)
Προειδοποιήσεις
- Να είστε προσεκτικοί όταν κάνετε τους δικούς σας υπολογισμούς ότι υπήρχαν υποθέσεις σχετικά με την πίεση και τη θερμοκρασία που έγιναν στην αρχή αυτών των υπολογισμών που ενδέχεται να μην ισχύουν για την περίπτωσή σας.
Σχετικά με τον Συγγραφέα
Το ακαδημαϊκό υπόβαθρο του Paul Dohrman είναι στη φυσική και τα οικονομικά. Έχει επαγγελματική εμπειρία ως εκπαιδευτικός, σύμβουλος ενυπόθηκων δανείων και αναλογιστής ατυχημάτων. Τα ενδιαφέροντά του περιλαμβάνουν οικονομικά ανάπτυξης, φιλανθρωπικά ιδρύματα που βασίζονται σε τεχνολογία και επενδύσεις αγγέλου.
Φωτογραφικές μονάδες
Hemera Technologies / PhotoObjects.net / Getty Images