PPM signifie « parties par million ». Ug signifie microgrammes. Un microgramme équivaut à un millionième de gramme. Les parties par million sont un autre type de mesure de la densité, comparant un type de molécule au nombre de toutes les molécules dans le même volume. La distinction entre les deux mesures de densité peut être illustrée par une conversion de la densité de dioxyde de carbone d'une unité de mesure de densité à l'autre. Notez que la conversion n'est pas une simple question de multiplication par un facteur. La conversion est plutôt dépendante de la température et de la pression.
Supposons également que l'endroit où la lecture a été prise est à pression et température standard (SPT). SPT est de 0 degrés Celsius (ou 273 degrés Kelvin) et 1 atmosphère (atm) de pression de gaz. Une atmosphère de pression équivaut à environ 14,8 livres par pouce carré (PSI), la pression atmosphérique au niveau de la mer (plus ou moins).
Déterminez le nombre de molaires dans, disons, un litre d'air à cet endroit de mesure, en faisant l'hypothèse raisonnable que le gaz se comporte comme un gaz parfait. Cette hypothèse permet d'utiliser l'équation des gaz parfaits, PV=nRT. Pour les non-initiés, P représente la pression, V le volume, n le nombre de moles (mol; une unité de comptage des molécules), et R est une constante de proportionnalité. T est pour la température absolue, et donc mesurée en degrés Kelvin (K). Si P est en atmosphères (atm) et V est en litres (L), alors R est égal à 0,08206 L_atm/K_mol.
En continuant avec l'exemple ci-dessus, PV=nRT devient 1 atm_1 L = n (0,08206 L_atm/K*mol) 273K. Les unités s'annulent pour donner n = 0,04464 mole.
Appliquez le nombre d'Avagadro au nombre molaire pour trouver le nombre de molécules d'air dans le volume d'intérêt. Le nombre d'Avagadro est, en notation scientifique, 6,022x10^23 molécules par mole, où le caret ^ fait référence à l'exponentiation.
Poursuivant avec l'exemple du CO2, n=0,04464 moles fait référence à 0,04464x6,022x10^23 = 2,688x10^22 molécules.
En continuant avec l'exemple du CO2, le poids molaire du CO2 est la somme du poids molaire du carbone monoatomique plus deux fois le poids molaire de l'oxygène monoatomique, qui sont respectivement de 12,0 et 16,0 grammes par mole (que vous pouvez trouver sur la plupart des graphique). Le CO2 a donc un poids molaire de 44,0 g/mol. Donc 1,69x10^-5 moles de CO2 équivaut à 7,45x10^-4 grammes.
Poursuivant avec l'exemple de CO2, le volume a été spécifié comme 1 litre à l'étape 3. Vous avez donc 7,45x10^-4 grammes par litre. C'est 0,000745 g/L, ou 745 ug par litre (trouvé juste en multipliant le 0,000745 par un million). Il y a mille litres par mètre cube. Ainsi, la densité devient 745 000 ug par mètre cube. Ceci est votre réponse finale.
Les références
- Chimie; Raymond Chang; 1985
Conseils
- En somme, les calculs étaient PPM x [P/(T*R)] x poids molaire x 1000. (V a été fixé égal à 1, sans perte de généralité.)
Mises en garde
- Soyez prudent lorsque vous effectuez vos propres calculs, car des hypothèses sur la pression et la température ont été faites au début de ces calculs qui peuvent ne pas s'appliquer à votre situation.
A propos de l'auteur
La formation universitaire de Paul Dohrman est en physique et en économie. Il possède une expérience professionnelle en tant qu'éducateur, consultant en hypothèques et actuaire en assurance dommages. Ses intérêts comprennent l'économie du développement, les organismes de bienfaisance basés sur la technologie et les investissements providentiels.
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