Comment calculer le PPM à partir de la pression de vapeur

Les résultats sur les polluants n'utilisent pas toujours les mêmes unités. Comparaison des rapports lorsque les résultats sont affichés en ppm, mg/m³ ou ppmv peut être difficile. Mais la conversion entre ces unités ne nécessite que quelques étapes et quelques connaissances de base.

L'acronymeppmsignifie parties par million. Une partie par million signifie une particule d'une substance parmi un million de particules totales. Les parties par million font référence au nombre de particules dans un fluide, qu'il soit gazeux ou liquide. L'acronyme complet doit êtreppmv, ou parties par million en volume, mais les rapports abaissent fréquemment le v pour passer de ppmv à ppm.

Dans les sols, parties par million signifie parties par million en masse, en abrégéppmou ppm_m. Dans les gaz, les parties par million sont égales au nombre de moles de matière (une mole d'une substance équivaut à 6,022x10²³ unités de la substance). Lorsque le niveau de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est de 409 ppm, l'atmosphère contient 409 moles de dioxyde de carbone dans un million de moles d'air.

La conversion inverse, de moles en parties par million (mol en ppm), signifie que le nombre de moles par million de moles de substance est égal à parties par million.

Les parties par million, une quantité et une mesure sans dimension, décrivent de très petites concentrations d'un matériau dans l'air ou les liquides. Des quantités encore plus petites peuvent être déclarées en parties par milliard (ppb). L'acronyme ppt peut être utilisé maispptpeut signifier des parties par mille ou des parties par billion.

​La pression de vapeurfait référence à la pression d'une vapeur (gaz) au-dessus de sa phase liquide ou solide lorsque les deux sont en équilibre dans un récipient fermé. L'équilibre se produit lorsque le nombre d'atomes ou de molécules s'évaporant est égal au nombre d'atomes ou de molécules se condensant dans le liquide ou le solide.

La pression de vapeur change directement avec la température. Lorsque la température augmente, la pression de vapeur augmente et lorsque la température diminue, la pression de vapeur diminue. La pression de vapeur est mesurée à l'aide d'un manomètre à mercure.

Lorsque les deux côtés du manomètre sont ouverts, une colonne de mercure dans le tube du manomètre en forme de U aura une hauteur égale dans chaque section verticale du tube. Un récipient fermé contenant le matériau testé est fixé sur un côté du tube. Au fur et à mesure que la pression de vapeur dans le récipient fermé augmente, la pression de la vapeur pousse la colonne de mercure qui s'élève alors sur le côté ouvert du tube.

Lorsque la pression de vapeur se stabilise, la différence des niveaux de mercure des deux côtés du manomètre indique la pression de vapeur, exprimée en millimètres de mercure (mmHg ou torr​).

​Pression partielle​

La pression de vapeur est mesurée lorsqu'un seul type de gaz est présent. La pression partielle désigne la pression d'un gaz dans un mélange de gaz. Par exemple, lorsqu'une personne gonfle un ballon, le ballon contient plusieurs gaz différents, notamment du dioxyde de carbone, de l'oxygène, de l'azote, de l'argon et de la vapeur d'eau. Chacun de ces gaz applique une pression partielle contre le ballon. Les pressions partielles combinées maintiennent le ballon gonflé.

Le reporting environnemental utilise différentes unités en fonction du matériau échantillonné. Les tests de sol rapportent le test en milligrammes (mg) par kilogramme (kg) ou en parties par million sur la base de la masse (ppmm, également écrit ppm_m). Les résultats sur l'eau sont exprimés en milligrammes (mg) par litre (L ou l), sur la base de la masse de polluant dans un volume d'eau. La pollution de l'eau peut également être signalée commetaupes(également écrit en mol) de polluant par litre dans un volume d'eau, représenté par M. Les résultats de l'air indiquent les résultats du test en milligrammes par mètre cube ou en parties par million en fonction du volume (ppmv, également écrit en ppm_v).

Pour convertir des millimètres de mercure en parties par million (mmHg en ppm), utilisez la formule parties par million (ppm) égale à la pression de vapeur mesuré en millimètres de mercure (VP en mmHg) divisé par la pression atmosphérique en millimètres de mercure (PA en mmHg), puis multiplier par un millions (10⁶).

Mathématiquement, l'équation est

Par exemple, si le niveau actuel de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est mesuré à 0,311 mmHg, le calcul des parties par million devient

Pour convertir ppm en pression partielle, réorganisez l'équation de sorte que la pression de vapeur en millimètres de mercure soit égale à parties par million (ppm) multipliées par la pression atmosphérique (PA), le produit étant divisé par un million (10⁶). Par exemple, le niveau de dioxyde de carbone atmosphérique avant la révolution industrielle était d'environ 280 ppm. La pression de vapeur à ce moment peut être calculée comme

Ces exemples supposent une pression standard (760 mmHg).

Les concentrations de gaz peuvent être rapportées en milligrammes par mètre cube (mg/m3) plutôt que des parties par million ou millimètres de mercure. Utilisez la formule parties par million équivaut à 24,45 fois la mesure en milligrammes par mètre cube, puis divisez par le poids moléculaire en grammes de la substance. Utilisez le tableau périodique pour trouver le poids moléculaire en grammes (voir Ressources).

Par exemple, le dioxyde de carbone a un poids moléculaire gramme d'un atome de carbone, 12, plus deux atomes d'oxygène, 16x2=32, pour un poids moléculaire gramme total de 44 (12+32). Si le dioxyde de carbone dans une salle de classe est mesuré à 2500 mg/m³ et le dioxyde de carbone acceptable est de 1 100 ppm ou moins, la salle de classe est-elle sûre pour les enfants? En utilisant la formule,

1 389 ppm de dioxyde de carbone, montre que le niveau de dioxyde de carbone n'est pas sûr.

Le nombre 24,45 dans l'équation est le volume (litres) d'une mole (poids moléculaire en gramme) d'un gaz ou d'une vapeur lorsque la pression est d'une atmosphère (760 torr ou 760 mm Hg) et de 25 °C. Pour calculer sur la base d'une pression et/ou d'une température différentes, insérez le facteur de conversion volume égal à la constante de gaz parfait multipliée par la température en Kelvin (température Celsius plus 273).