Hoe de PPM uit dampdruk te berekenen

Inhoud

• De term definiëren: PPM
• Definitie van de term: dampspanning
• Typische rapportage-eenheden
• Berekening gasconcentratie: mmHg tot ppm
• Gasconcentratieberekening: ppm tot mg / m3

Resultaten van verontreinigende stoffen gebruiken niet altijd dezelfde eenheden. Rapporten vergelijken wanneer resultaten worden weergegeven in ppm, mg / m³ of ppmv kan een uitdaging zijn. Maar omzetten tussen deze eenheden vereist slechts een paar stappen en een beetje achtergrondkennis.

De term definiëren: PPM

Het acroniem ppm betekent delen per miljoen. Eén deel per miljoen betekent één deeltje van een stof onder een miljoen totale deeltjes. Delen per miljoen verwijst naar het aantal deeltjes in een vloeistof, of de vloeistof nu gas of vloeistof is. Het volledige acroniem zou moeten zijn ppmv, of delen per miljoen per volume, maar rapporten laten vaak de v vallen om te veranderen van ppmv naar ppm.

In de bodem betekent delen per miljoen delen per miljoen massa, afgekort ppmm of ppm_m. In gassen is delen per miljoen gelijk aan het aantal mol materiaal (één mol van een stof is gelijk aan 6.022x10²³ eenheden van de stof). Wanneer het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer wordt gerapporteerd als 409 ppm, bevat de atmosfeer 409 mol koolstofdioxide in een miljoen mol lucht.

De omgekeerde conversie, van mol naar delen per miljoen (mol naar ppm), betekent dat het aantal mol per miljoen mol stof gelijk is aan delen per miljoen.

Delen per miljoen, een dimensieloze hoeveelheid en meting, beschrijft zeer kleine concentraties van een materiaal in lucht of vloeistoffen. Zelfs kleinere hoeveelheden kunnen worden gerapporteerd als delen per miljard (ppb). Het acroniem ppt mag worden gebruikt, maar ppt kunnen delen per duizend of delen per triljoen betekenen.

Definitie van de term: dampspanning

Dampdruk verwijst naar de druk van een damp (gas) boven zijn vloeibare of vaste fase wanneer de twee in evenwicht zijn in een gesloten container. Evenwicht treedt op wanneer het aantal verdampende atomen of moleculen gelijk is aan het aantal atomen of moleculen die terugvloeien naar de vloeistof of vaste stof.

Dampspanning verandert direct met de temperatuur. Wanneer de temperatuur stijgt, stijgt de dampspanning en wanneer de temperatuur daalt, neemt de dampspanning af. De dampspanning wordt gemeten met een kwikmanometer.

Wanneer beide zijden van de manometer open zijn, zal een kolom van kwik in de U-vormige manometerbuis een gelijke hoogte hebben in elk rechtopstaand deel van de buis. Een gesloten houder die het te testen materiaal bevat, is aan een zijde van de buis bevestigd. Naarmate de dampdruk in de gesloten container toeneemt, duwt de druk van de damp de kolom van kwik die vervolgens aan de open zijde van de buis stijgt.

Wanneer de dampdruk stabiliseert, geeft het verschil in kwikniveaus aan de twee zijden van de manometer de dampdruk weer, gerapporteerd in millimeter kwik (mmHg of torr).

Gedeeltelijke druk

Dampspanning wordt gemeten wanneer slechts één type gas aanwezig is. Partiële druk betekent de druk van één gas in een mengsel van gassen. Wanneer een persoon bijvoorbeeld een ballon opblaast, bevat de ballon verschillende gassen, waaronder koolstofdioxide, zuurstof, stikstof, argon en waterdamp. Elk van deze gassen oefent een gedeeltelijke druk uit op de ballon. De gecombineerde partiële drukken houden de ballon opgeblazen.

Typische rapportage-eenheden

Milieurapportage gebruikt verschillende eenheden op basis van het bemonsterde materiaal. Bodemtests rapporteren test als milligram (mg) per kilogram (kg) of delen per miljoen op basis van massa (ppmm, ook geschreven ppm_m). Waterresultaten worden gerapporteerd als milligram (mg) per liter (L of l), op basis van de massa verontreinigende stof in een volume water. Watervervuiling kan ook worden gerapporteerd als mol (ook geschreven als mol) verontreinigende stof per liter in een volume water, weergegeven door M. Luchtresultaten rapporteren de testresultaten als milligram per kubieke meter of delen per miljoen op basis van volume (ppmv, ook geschreven als ppm_v).

Berekening gasconcentratie: mmHg tot ppm

Om van millimeter kwik om te rekenen naar delen per miljoen (mmHg tot ppm), gebruikt u de formule delen per miljoen (ppm) gelijk aan de dampdruk gemeten in millimeter kwik (VP in mmHg) gedeeld door de atmosferische druk in millimeter kwik (PA in mmHg), vermenigvuldig dan met een miljoen (10⁶).

Wiskundig is de vergelijking ppmv = (VP ÷ PA) x10⁶. Als het huidige atmosferische koolstofdioxidegehalte bijvoorbeeld wordt gemeten als 0,311 mmHg, wordt de berekening van de delen per miljoen ppm = (0,311 ÷ 760) x10⁶ of 409 ppm.

Om ppm om te zetten in partiële druk, herschikt u de vergelijking zodat de dampdruk in millimeter kwik gelijk is aan delen per miljoen (ppm) vermenigvuldigd met de atmosferische druk (PA), met het product gedeeld door één miljoen (10⁶). Het atmosferische koolstofdioxidegehalte van de pre-industriële revolutie was bijvoorbeeld ongeveer 280 ppm. De dampspanning op dat moment kan worden berekend als PV = (ppmxPA) ÷ 10⁶ of VP = (280x760) ÷ 10⁶= 212.800 ÷ 106 = 0.2128 of 0.213 mmHg.

Deze voorbeelden veronderstellen standaarddruk (760 mmHg).

Gasconcentratieberekening: ppm tot mg / m3

Gasconcentraties kunnen worden gerapporteerd in milligram per kubieke meter (mg / m3) in plaats van delen per miljoen of millimeter kwik. Gebruik de formule delen per miljoen is gelijk aan 24,45 maal de meting in milligram per kubieke meter, deel dan door het grammolecuulgewicht van de stof. Gebruik het periodiek systeem om het molecuulgewicht van de gram te vinden (zie bronnen).

Koolstofdioxide heeft bijvoorbeeld een grammolecuulgewicht van één koolstofatoom, 12, plus twee zuurstofatomen, 16x2 = 32, voor een totaal grammolecuulgewicht van 44 (12 + 32). Als de koolstofdioxide in een klaslokaal wordt gemeten op 2500 mg / m³ en de aanvaardbare kooldioxide is 1.100 ppm of minder, is het klaslokaal veilig voor kinderen? Met behulp van de formule, ppm = (24,45x2,500) ÷ 44 = 61,125 ÷ 44 = 1,389 ppm koolstofdioxide, geeft aan dat het koolstofdioxidegehalte niet veilig is.

Het getal 24.45 in de vergelijking is het volume (liter) van een mol (grammolecuulgewicht) van een gas of damp wanneer de druk één atmosfeer (760 torr of 760 mm Hg) en 25 ° C is. Om te berekenen op basis van een andere druk en / of temperatuur, voegt u het conversiefactorvolume in dat gelijk is aan de ideale gasconstante maal temperatuur in Kelvin (Celsius temperatuur plus 273).