Cum se calculează PPM din presiunea de vapori

Rezultatele poluanților nu folosesc întotdeauna aceleași unități. Compararea rapoartelor atunci când rezultatele sunt afișate în ppm, mg / m2³ sau ppmv poate fi o provocare. Dar conversia între aceste unități necesită doar câțiva pași și puține cunoștințe de bază.

Acronimulppmînseamnă părți pe milion. O parte pe milion înseamnă o particulă dintr-o substanță dintr-un milion de particule totale. Părțile pe milion se referă la numărul de particule dintr-un fluid, indiferent dacă fluidul este gazos sau lichid. Acronimul complet ar trebui să fieppmv, sau părți la milion în volum, dar rapoartele scad frecvent v pentru a trece de la ppmv la ppm.

În soluri, părți pe milion înseamnă părți pe milion în masă, prescurtatppmmsau ppm_m. În gaze, părțile pe milion sunt egale cu numărul de moli de material (un mol dintr-o substanță este egal cu 6,022x10²³ unități ale substanței). Când nivelul de dioxid de carbon din atmosferă este raportat ca 409 ppm, atmosfera conține 409 moli de dioxid de carbon într-un milion de moli de aer.

Conversia inversă, de la moli la părți pe milion (mol la ppm), înseamnă că numărul de moli pe milion de moli de substanță este egal cu părți pe milion.

Părți pe milion, o cantitate și măsurare fără dimensiuni, descrie concentrații foarte mici ale unui material în aer sau lichide. Cantități chiar mai mici pot fi raportate ca părți pe miliard (ppb). Se poate folosi acronimul ppt, darpptpoate însemna părți la mie sau părți la trilioane.

​Presiunea de vaporise referă la presiunea unui vapor (gaz) deasupra fazei sale lichide sau solide atunci când cele două sunt în echilibru într-un recipient închis. Echilibrul apare atunci când numărul de atomi sau molecule care se evaporă este egal cu numărul de atomi sau molecule care se condensează înapoi la lichid sau solid.

Presiunea vaporilor se schimbă direct cu temperatura. Când temperatura crește, presiunea vaporilor crește și când temperatura scade, presiunea vaporilor scade. Presiunea vaporilor se măsoară folosind un manometru cu mercur.

Când ambele părți ale manometrului sunt deschise, o coloană de mercur în tubul manometrului în formă de U va avea înălțime egală în fiecare secțiune verticală a tubului. Un recipient închis care conține materialul testat este atașat la o parte a tubului. Pe măsură ce presiunea vaporilor în recipientul închis crește, presiunea vaporilor împinge coloana de mercur care apoi crește pe partea deschisă a tubului.

Când presiunea vaporilor se stabilizează, diferența dintre nivelurile de mercur de pe cele două părți ale manometrului arată presiunea vaporilor, raportată în milimetri de mercur (mmHg sau torr​).

​Presiune parțială​

Presiunea vaporilor este măsurată atunci când este prezent un singur tip de gaz. Presiune parțială înseamnă presiunea unui gaz dintr-un amestec de gaze. De exemplu, atunci când o persoană aruncă în aer un balon, balonul conține mai multe gaze diferite, inclusiv dioxid de carbon, oxigen, azot, argon și vapori de apă. Fiecare dintre aceste gaze aplică o presiune parțială împotriva balonului. Presiunile parțiale combinate mențin balonul umflat.

Raportarea de mediu utilizează diferite unități pe baza materialului eșantionat. Testele de sol raportează testul ca miligrame (mg) pe kilogram (kg) sau părți pe milion pe baza masei (ppmm, de asemenea, scris ppm_m). Rezultatele apei se raportează ca miligrame (mg) pe litru (L sau l), pe baza masei de poluanți dintr-un volum de apă. Poluarea apei poate fi, de asemenea, raportată caalunițe(scris și ca mol) de poluant pe litru într-un volum de apă, reprezentat de M. Rezultatele aerului raportează rezultatele testelor ca miligrame pe metru cub sau părți pe milion pe baza volumului (ppmv, scris și ca ppm_v).

Pentru a converti de la milimetri de mercur la părți per milion (mmHg la ppm), utilizați formula părți la milion (ppm) este egală cu presiunea de vapori măsurat în milimetri de mercur (VP în mmHg) împărțit la presiunea atmosferică în milimetri de mercur (PA în mmHg), apoi se înmulțește cu unul milioane (10⁶).

Matematic, ecuația este

De exemplu, dacă nivelul curent de dioxid de carbon atmosferic este măsurat la 0,311 mmHg, calculul părților pe milion devine

Pentru a converti ppm în presiune parțială, rearanjați ecuația astfel încât presiunea vaporilor în milimetri de mercur să fie egală părți pe milion (ppm) înmulțit cu presiunea atmosferică (PA), cu produsul împărțit la un milion (10⁶). De exemplu, nivelul de dioxid de carbon atmosferic pre-Revoluție industrială a fost de aproximativ 280 ppm. Presiunea vaporilor în acel moment poate fi calculată ca

Aceste exemple presupun o presiune standard (760 mmHg).

Concentrațiile de gaze pot fi raportate în miligrame pe metru cub (mg / m3) mai degrabă decât părți pe milion sau milimetri de mercur. Folosiți formula părților pe milion este de 24,45 ori măsurarea în miligrame pe metru cub, apoi împărțiți la greutatea moleculară gram a substanței. Utilizați tabelul periodic pentru a găsi greutatea moleculară gram (consultați Resurse).

De exemplu, dioxidul de carbon are o greutate moleculară gram de un atom de carbon, 12, plus doi atomi de oxigen, 16x2 = 32, pentru o greutate moleculară totală de 44 (12 + 32). Dacă dioxidul de carbon dintr-o sală de clasă este măsurat la 2.500 mg / m³ iar dioxidul de carbon acceptabil este de 1.100 ppm sau mai puțin, este clasa sigură pentru copii? Folosind formula,

1.389 ppm de dioxid de carbon, arată că nivelul de dioxid de carbon nu este sigur.

Numărul 24.45 din ecuație este volumul (litri) al molului (gram greutate moleculară) al gazului sau vaporilor când presiunea este de o atmosferă (760 torr sau 760 mm Hg) și 25 ° C. Pentru a calcula pe baza unei presiuni și / sau temperaturi diferite, introduceți volumul factorului de conversie egal cu temperatura constantă a gazului ideal de ori în Kelvin (temperatura Celsius plus 273).