Πώς να υπολογίσετε το PPM από την πίεση ατμών

Τα αποτελέσματα των ρύπων δεν χρησιμοποιούν πάντα τις ίδιες μονάδες. Συγκρίνοντας αναφορές όταν τα αποτελέσματα εμφανίζονται σε ppm, mg / m³ ή το ppmv μπορεί να είναι δύσκολο. Αλλά η μετατροπή μεταξύ αυτών των μονάδων απαιτεί μόνο λίγα βήματα και λίγη γνώση ιστορικού.

Το ακρωνύμιοppmσημαίνει μέρη ανά εκατομμύριο. Ένα μέρος ανά εκατομμύριο σημαίνει ένα σωματίδιο μιας ουσίας μεταξύ ενός εκατομμυρίου συνολικών σωματιδίων. Μέρη ανά εκατομμύριο αναφέρεται στον αριθμό σωματιδίων σε ένα ρευστό, είτε το υγρό είναι αέριο είτε υγρό. Το πλήρες ακρωνύμιο πρέπει να είναιppmv, ή μέρη ανά εκατομμύριο κατ 'όγκο, αλλά οι αναφορές μειώνουν συχνά το v για αλλαγή από ppmv σε ppm.

Στα εδάφη, μέρη ανά εκατομμύριο σημαίνει μέρη ανά εκατομμύριο κατά μάζα, συντομευμέναppmmή ppm_Μ. Στα αέρια, μέρη ανά εκατομμύριο ισούται με τον αριθμό γραμμομορίων υλικού (ένα γραμμομόριο ουσίας ισούται με 6.022x10²³ μονάδες της ουσίας). Όταν το επίπεδο του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα αναφέρεται ως 409 ppm, η ατμόσφαιρα περιέχει 409 mol διοξειδίου του άνθρακα σε ένα εκατομμύριο γραμμομόρια αέρα.

Η αντίστροφη μετατροπή, από γραμμομόρια σε μέρη ανά εκατομμύριο (mol σε ppm), σημαίνει ότι ο αριθμός γραμμομορίων ανά εκατομμύριο γραμμομόρια ουσίας ισούται με μέρη ανά εκατομμύριο.

Μέρη ανά εκατομμύριο, μια αδιάστατη ποσότητα και μέτρηση, περιγράφουν πολύ μικρές συγκεντρώσεις ενός υλικού στον αέρα ή υγρά. Ακόμη και μικρότερες ποσότητες μπορούν να αναφέρονται ως μέρη ανά δισεκατομμύριο (ppb). Το ακρωνύμιο ppt μπορεί να χρησιμοποιηθεί αλλάσελμπορεί να σημαίνει μέρη ανά χίλια ή μέρη ανά τρισεκατομμύριο.

​Πίεση ατμούαναφέρεται στην πίεση ενός ατμού (αερίου) πάνω από την υγρή ή στερεή φάση του όταν τα δύο βρίσκονται σε ισορροπία σε κλειστό δοχείο. Η ισορροπία συμβαίνει όταν ο αριθμός των ατόμων ή των μορίων που εξατμίζονται ισούται με τον αριθμό των ατόμων ή των μορίων που συμπυκνώνονται πίσω στο υγρό ή το στερεό.

Η πίεση ατμών αλλάζει άμεσα με τη θερμοκρασία. Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, η πίεση ατμών αυξάνεται και όταν η θερμοκρασία μειώνεται, η πίεση ατμών μειώνεται. Η πίεση ατμών μετριέται χρησιμοποιώντας μανόμετρο υδραργύρου.

Όταν και οι δύο πλευρές του μανόμετρου είναι ανοιχτές, μια στήλη υδραργύρου στον σωλήνα μανόμετρου σχήματος U θα έχει ίσο ύψος σε κάθε όρθιο τμήμα του σωλήνα. Ένα κλειστό δοχείο που περιέχει το υπό δοκιμή υλικό προσαρτάται στη μία πλευρά του σωλήνα. Καθώς αυξάνεται η πίεση ατμών στο κλειστό δοχείο, η πίεση από τον ατμό ωθεί τη στήλη υδραργύρου η οποία στη συνέχεια ανεβαίνει στην ανοιχτή πλευρά του σωλήνα.

Όταν η τάση ατμών σταθεροποιείται, η διαφορά στα επίπεδα υδραργύρου στις δύο πλευρές του μανόμετρου δείχνει την πίεση ατμών, που αναφέρεται σε χιλιοστά υδραργύρου (mmHg ή torr​).

​Μερική πίεση​

Η πίεση ατμών μετριέται όταν υπάρχει μόνο ένας τύπος αερίου. Μερική πίεση σημαίνει την πίεση ενός αερίου σε ένα μείγμα αερίων. Για παράδειγμα, όταν ένα άτομο φυσάει ένα μπαλόνι, το μπαλόνι περιέχει διάφορα διαφορετικά αέρια, όπως διοξείδιο του άνθρακα, οξυγόνο, άζωτο, αργό και υδρατμούς. Καθένα από αυτά τα αέρια ασκεί μερική πίεση στο μπαλόνι. Οι συνδυασμένες μερικές πιέσεις διατηρούν το μπαλόνι διογκωμένο.

Η περιβαλλοντική αναφορά χρησιμοποιεί διαφορετικές μονάδες με βάση το υλικό που έχει δειχθεί. Οι δοκιμές εδάφους αναφέρουν τη δοκιμή ως χιλιοστόγραμμα (mg) ανά χιλιόγραμμο (kg) ή μέρη ανά εκατομμύριο με βάση τη μάζα (ppmm, επίσης γραπτή ppm_Μ). Τα αποτελέσματα του νερού αναφέρονται σε χιλιοστόγραμμα (mg) ανά λίτρο (L ή l), με βάση τη μάζα του ρύπου σε έναν όγκο νερού. Η ρύπανση των υδάτων μπορεί επίσης να αναφέρεται ωςκρεατοελιές(επίσης γραμμένο ως mol) ρύπου ανά λίτρο σε όγκο νερού, που αντιπροσωπεύεται από τον Μ. Τα αποτελέσματα αέρα αναφέρουν τα αποτελέσματα των δοκιμών ως χιλιοστόγραμμα ανά κυβικό μέτρο ή μέρη ανά εκατομμύριο με βάση τον όγκο (ppmv, επίσης γραμμένο ως ppm_β).

Για να μετατρέψετε από χιλιοστά υδραργύρου σε μέρη ανά εκατομμύριο (mmHg σε ppm), χρησιμοποιήστε τα μέρη του τύπου ανά εκατομμύριο (ppm) ισούται με την τάση ατμών μετρούνται σε χιλιοστά υδραργύρου (VP σε mmHg) διαιρούμενο με ατμοσφαιρική πίεση σε χιλιοστά υδραργύρου (PA σε mmHg), και στη συνέχεια πολλαπλασιάζονται με ένα εκατομμύρια (10)⁶).

Μαθηματικά, η εξίσωση είναι

Για παράδειγμα, εάν η τρέχουσα ατμοσφαιρική στάθμη διοξειδίου του άνθρακα μετρηθεί ως 0,311 mmHg, ο υπολογισμός των μερών ανά εκατομμύριο γίνεται

Για να μετατρέψετε το ppm σε μερική πίεση, αναδιατάξτε την εξίσωση έτσι ώστε η τάση ατμών σε χιλιοστά υδραργύρου να ισούται μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) πολλαπλασιασμένα επί την ατμοσφαιρική πίεση (PA), με το προϊόν διαιρεμένο με ένα εκατομμύριο (10⁶). Για παράδειγμα, το επίπεδο του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα πριν από τη βιομηχανική επανάσταση ήταν περίπου 280 ppm. Η πίεση ατμών εκείνη τη στιγμή μπορεί να υπολογιστεί ως

Αυτά τα παραδείγματα προϋποθέτουν τυπική πίεση (760 mmHg).

Οι συγκεντρώσεις αερίου μπορούν να αναφέρονται σε χιλιοστόγραμμα ανά κυβικό μέτρο (mg / m3) αντί για μέρη ανά εκατομμύριο ή χιλιοστά υδραργύρου. Χρησιμοποιήστε τα μέρη του τύπου ανά εκατομμύριο ισούται με 24,45 φορές τη μέτρηση σε χιλιοστόγραμμα ανά κυβικό μέτρο και, στη συνέχεια, διαιρέστε με το γραμμομοριακό βάρος της ουσίας. Χρησιμοποιήστε τον περιοδικό πίνακα για να βρείτε το γραμμομοριακό βάρος (βλ. Πόρους).

Για παράδειγμα, το διοξείδιο του άνθρακα έχει γραμμομοριακό βάρος ενός ατόμου άνθρακα, 12, συν δύο άτομα οξυγόνου, 16x2 = 32, για ένα συνολικό γραμμομοριακό βάρος 44 (12 + 32). Εάν το διοξείδιο του άνθρακα σε μια τάξη μετρηθεί στα 2.500 mg / m³ και το αποδεκτό διοξείδιο του άνθρακα είναι 1.100 ppm ή λιγότερο, είναι η τάξη ασφαλής για παιδιά; Χρησιμοποιώντας τον τύπο,

1,389 ppm διοξειδίου του άνθρακα, δείχνει ότι το επίπεδο διοξειδίου του άνθρακα δεν είναι ασφαλές.

Ο αριθμός 24.45 στην εξίσωση είναι ο όγκος (λίτρα) ενός γραμμομορίου (γραμμάριο μοριακού βάρους) ενός αερίου ή ατμού όταν η πίεση είναι μία ατμόσφαιρα (760 torr ή 760 mm Hg) και 25 ° C. Για τον υπολογισμό βάσει διαφορετικής πίεσης ή / και θερμοκρασίας, εισαγάγετε τον όγκο του συντελεστή μετατροπής ισούται με ιδανικό σταθερό αέριο με τη θερμοκρασία του Kelvin (θερμοκρασία Κελσίου συν 273).