Hur man beräknar PPM från ångtryck

Innehåll

• Definiera termen: PPM
• Definiera termen: Ångtryck
• Typiska rapporteringsenheter
• Beräkning av gaskoncentration: mmHg till ppm
• Beräkning av gaskoncentration: ppm till mg / m3

Förorenande resultat använder inte alltid samma enheter. Jämförelse av rapporter när resultaten visas i ppm, mg / m³ eller ppmv kan vara utmanande. Men konvertering mellan dessa enheter kräver bara några steg och lite bakgrundskunskap.

Definiera termen: PPM

Förkortningen ppm betyder delar per miljon. En del per miljon betyder en partikel av ett ämne bland en miljon totalpartiklar. Delar per miljon avser antalet partiklar i en vätska, oavsett om vätskan är gas eller vätska. Den fullständiga akronymen borde vara ppmv, eller delar per miljon per volym, men rapporter släpper ofta v för att ändra från ppmv till ppm.

I jord betyder delar per miljon delar per miljon per massa, förkortat ppmm eller ppm_m. I gaser är delar per miljon lika med antalet mol material (en mol av ett ämne är lika med 6.022x10²³ enheter av ämnet). När koldioxidnivån i atmosfären rapporteras som 409 ppm, innehåller atmosfären 409 mol koldioxid i en miljon mol luft.

Den omvända omvandlingen, från mol till delar per miljon (mol till ppm), innebär att antalet mol per miljon mol ämne är lika med delar per miljon.

Delar per miljon, en måttlös mängd och mätning, beskriver mycket små koncentrationer av ett material i luft eller vätskor. Även mindre mängder kan rapporteras som delar per miljard (ppb). Förkortningen ppt kan användas men ppt kan betyda delar per tusen eller delar per biljon.

Definiera termen: Ångtryck

Ångtryck hänför sig till trycket av en ånga (gas) över dess vätske- eller fasta fas när de två är i jämvikt i en stängd behållare. Jämvikt uppstår när antalet atomer eller molekyler som förångas är lika med antalet atomer eller molekyler som kondenserar tillbaka till vätskan eller fastämnet.

Ångtrycket ändras direkt med temperaturen. När temperaturen ökar ökar ångtrycket och när temperaturen sjunker sjunker ångtrycket. Ångtrycket mäts med en kvicksilvermanometer.

När manometerns båda sidor är öppna kommer en kvicksilverpelare i det U-formade manometerröret att ha samma höjd i varje upprättstående del av röret. En sluten behållare som innehåller materialet som testas är fäst på ena sidan av röret. När ångtrycket i den slutna behållaren ökar, trycket från ångan trycker på kolumnen av kvicksilver som sedan stiger på den öppna sidan av röret.

När ångtrycket stabiliseras visar skillnaden i kvicksilvernivåer på manometerns två sidor ångtrycket, rapporterat i millimeter kvicksilver (mmHg eller torr).

Partiellt tryck

Ångtrycket mäts när endast en typ av gas är närvarande. Partiellt tryck betyder trycket på en gas i en blandning av gaser. Till exempel, när en person blåser upp en ballong, innehåller ballongen flera olika gaser inklusive koldioxid, syre, kväve, argon och vattenånga. Var och en av dessa gaser applicerar ett partiellt tryck mot ballongen. Det kombinerade deltrycket håller ballongen uppblåst.

Typiska rapporteringsenheter

Miljörapporteringen använder olika enheter baserat på det provtagna materialet. Jordtester rapporterar test som milligram (mg) per kilogram (kg) eller delar per miljon baserat på massa (ppmm, även skriven ppm_m). Vattenresultaten rapporteras som milligram (mg) per liter (L eller l), baserat på föroreningsmassa i en volym vatten. Vattenföroreningar kan också rapporteras som mol (även skriven som mol) förorenande ämne per liter i en volym vatten, representerad av M. Luftresultaten rapporterar testresultaten som milligram per kubikmeter eller delar per miljon baserat på volym (ppmv, även skriven som ppm_v).

Beräkning av gaskoncentration: mmHg till ppm

För att konvertera från millimeter kvicksilver till delar per miljon (mmHg till ppm), använd formeldelarna per miljon (ppm) lika med ångtrycket uppmätt i millimeter kvicksilver (VP i mmHg) dividerat med atmosfärstryck i millimeter kvicksilver (PA i mmHg), multiplicera sedan med en miljon (10⁶).

Matematiskt är ekvationen ppmv = (VP ÷ PA) x10⁶. Om exempelvis den aktuella atmosfäriska koldioxidnivån mäts som 0,311 mmHg blir beräkningen per miljon ppm = (0,311 ÷ 760) x10⁶ eller 409 ppm.

För att konvertera ppm till partiellt tryck, ordna om ekvationen så att ångtrycket i millimeter kvicksilver är lika med delar per miljon (ppm) multiplicerat med atmosfärstrycket (PA), med produkten dividerad med en miljon (10)⁶). Exempelvis var nivån för den industriella revolutionen i atmosfärisk koldioxid cirka 280 ppm. Ångtrycket vid den tiden kan beräknas som PV = (ppmxPA) ÷ 10⁶ eller VP = (280x760) ÷ 10⁶= 212 800 ÷ 106 = 0,2128 eller 0,213 mmHg.

Dessa exempel antar standardtryck (760 mmHg).

Beräkning av gaskoncentration: ppm till mg / m3

Gaskoncentrationer kan rapporteras i milligram per kubikmeter (mg / m3) snarare än delar per miljon eller millimeter kvicksilver. Använd formeldelarna per miljon lika med 24,45 gånger mätningen i milligram per kubikmeter och dela sedan med ämnets molekylvikt. Använd den periodiska tabellen för att hitta grammolekylvikten (se Resurser).

Exempelvis har koldioxid en grammolekylvikt av en kolatom, 12 plus två syreatomer, 16x2 = 32, för en total grammolekylvikt av 44 (12 + 32). Om koldioxiden i ett klassrum mäts till 2 500 mg / m³ och den acceptabla koldioxiden är 1100 ppm eller mindre, är klassrummet säkert för barn? Med hjälp av formeln, ppm = (24,45x2 500) ÷ 44 = 61,125 ÷ 44 = 1 389 ppm koldioxid, visar att koldioxidnivån inte är säker.

Siffran 24.45 i ekvationen är volymen (liter) av en mol (gram molekylvikt) av en gas eller ånga när trycket är en atmosfär (760 torr eller 760 mm Hg) och 25 ° C. För att beräkna baserat på ett annat tryck och / eller temperatur sätter du in konverteringsfaktorvolymen lika med idealisk gaskonstant gånger temperaturen i Kelvin (Celsius temperatur plus 273).