Berechnung des PPM aus dem Dampfdruck

Inhalt

• Begriff definieren: PPM
• Begriff definieren: Dampfdruck
• Typische Berichtseinheiten
• Gaskonzentrationsberechnung: mmHg zu ppm
• Gaskonzentrationsberechnung: ppm bis mg / m3

Schadstoffergebnisse verwenden nicht immer die gleichen Einheiten. Vergleichsberichte, wenn die Ergebnisse in ppm, mg / m angegeben sind³ oder ppmv kann eine Herausforderung sein. Die Umrechnung zwischen diesen Einheiten erfordert jedoch nur wenige Schritte und ein wenig Hintergrundwissen.

Begriff definieren: PPM

Das Akronym ppm bedeutet Teile pro Million. Ein Teil pro Million bedeutet ein Partikel einer Substanz unter einer Million Gesamtpartikeln. Teile pro Million beziehen sich auf die Anzahl der Partikel in einer Flüssigkeit, unabhängig davon, ob es sich um ein Gas oder eine Flüssigkeit handelt. Das vollständige Akronym sollte sein ppmvoder Teile pro Million nach Volumen, aber Berichte lassen das v häufig fallen, um von ppmv zu ppm zu wechseln.

In Böden bedeutet Teile pro Million Teile pro Million nach Masse, abgekürzt ppmm oder ppm_m. In Gasen entspricht parts per million der Anzahl der Mol Material (ein Mol eines Stoffes entspricht 6,022x10)²³ Einheiten des Stoffes). Wenn der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre mit 409 ppm angegeben wird, enthält die Atmosphäre 409 Mol Kohlendioxid in einer Million Mol Luft.

Die umgekehrte Umwandlung von Mol in Teile pro Million (Mol in ppm) bedeutet, dass die Anzahl von Mol pro Million Mol Substanz Teile pro Million entspricht.

Teile pro Million, eine dimensionslose Größe und Messung, beschreibt sehr geringe Konzentrationen eines Materials in Luft oder Flüssigkeiten. Noch geringere Mengen können als Teile pro Milliarde angegeben werden (ppb). Das Akronym ppt darf aber verwendet werden ppt kann Teile pro Tausend oder Teile pro Billion bedeuten.

Begriff definieren: Dampfdruck

Dampfdruck bezeichnet den Druck eines Dampfes (Gases) über seiner flüssigen oder festen Phase, wenn sich beide in einem geschlossenen Behälter im Gleichgewicht befinden. Gleichgewicht tritt auf, wenn die Anzahl der verdampfenden Atome oder Moleküle der Anzahl der Atome oder Moleküle entspricht, die zur Flüssigkeit oder zum Feststoff zurückkondensieren.

Der Dampfdruck ändert sich direkt mit der Temperatur. Wenn die Temperatur steigt, steigt der Dampfdruck und wenn die Temperatur sinkt, sinkt der Dampfdruck. Der Dampfdruck wird mit einem Quecksilbermanometer gemessen.

Wenn beide Seiten des Manometers offen sind, hat eine Quecksilbersäule im U-förmigen Manometerrohr in jedem aufrechten Abschnitt des Rohrs die gleiche Höhe. Ein geschlossener Behälter, der das zu testende Material enthält, ist an einer Seite des Röhrchens angebracht. Wenn der Dampfdruck in dem geschlossenen Behälter ansteigt, drückt der Dampfdruck auf die Quecksilbersäule, die dann auf der offenen Seite des Rohrs ansteigt.

Wenn sich der Dampfdruck stabilisiert, zeigt der Unterschied im Quecksilbergehalt auf beiden Seiten des Manometers den Dampfdruck in Millimetern Quecksilber (mmHg oder Torr).

Partialdruck

Der Dampfdruck wird gemessen, wenn nur eine Gasart vorhanden ist. Partialdruck bedeutet den Druck eines Gases in einem Gasgemisch. Wenn eine Person beispielsweise einen Ballon aufbläst, enthält der Ballon verschiedene Gase, darunter Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Argon und Wasserdampf. Jedes dieser Gase übt einen Partialdruck gegen den Ballon aus. Die kombinierten Partialdrücke halten den Ballon aufgeblasen.

Typische Berichtseinheiten

Bei der Umweltberichterstattung werden je nach Material unterschiedliche Einheiten verwendet. Bodentests geben einen Test als Milligramm (mg) pro Kilogramm (kg) oder Teile pro Million basierend auf der Masse (ppmm, auch ppm geschrieben) an_m). Die Wasserergebnisse sind in Milligramm (mg) pro Liter (L oder l) angegeben, bezogen auf die Schadstoffmasse in einem Wasservolumen. Wasserverschmutzung kann auch als gemeldet werden Maulwürfe (auch als Mol geschrieben) Schadstoff pro Liter in einem Wasservolumen, dargestellt durch M. Die Luftergebnisse geben die Testergebnisse als Milligramm pro Kubikmeter oder Teile pro Million basierend auf dem Volumen (ppmv, auch als ppm geschrieben) an_v).

Gaskonzentrationsberechnung: mmHg zu ppm

Zur Umrechnung von Millimetern Quecksilbersäule in Teile pro Million (mmHg in ppm) verwenden Sie die Formel Teile pro Million (ppm), die dem Dampfdruck in Millimetern Quecksilbersäule (VP in mmHg) dividiert durch den atmosphärischen Druck in Millimetern Quecksilbersäule (PA in) entspricht mmHg), multiplizieren Sie dann mit einer Million (10⁶).

Mathematisch ist die Gleichung ppmv = (VP ÷ PA) x10⁶. Wenn zum Beispiel der aktuelle atmosphärische Kohlendioxidgehalt mit 0,311 mmHg gemessen wird, wird die ppm-Berechnung zu (0,311 × 760) × 10⁶ oder 409 ppm.

Um ppm in Partialdruck umzuwandeln, ändern Sie die Gleichung so, dass der Dampfdruck in Millimetern Quecksilbersäule dem ppm-Wert multipliziert mit dem atmosphärischen Druck (PA) entspricht, wobei das Produkt durch eine Million dividiert wird (10)⁶). Beispielsweise betrug der atmosphärische Kohlendioxidgehalt vor der industriellen Revolution etwa 280 ppm. Der Dampfdruck zu diesem Zeitpunkt kann berechnet werden als PV = (ppmxPA) ÷ 10⁶ oder VP = (280 × 760) ≤ 10⁶= 212.800 · 106 = 0,2128 oder 0,213 mmHg.

Diese Beispiele setzen einen Standarddruck (760 mmHg) voraus.

Gaskonzentrationsberechnung: ppm bis mg / m3

Gaskonzentrationen können in Milligramm pro Kubikmeter angegeben werden (mg / m3) und nicht Teile pro Million oder Millimeter Quecksilbersäule. Die Formel parts per million entspricht dem 24,45-fachen der Messung in Milligramm pro Kubikmeter und wird dann durch das Gramm-Molekulargewicht der Substanz dividiert. Verwenden Sie das Periodensystem, um das Gramm-Molekulargewicht zu ermitteln (siehe Ressourcen).

Beispielsweise hat Kohlendioxid ein Gramm-Molekulargewicht von einem Kohlenstoffatom 12 plus zwei Sauerstoffatome 16 × 2 = 32 für ein Gesamt-Gramm-Molekulargewicht von 44 (12 + 32). Wenn das Kohlendioxid in einem Klassenzimmer mit 2.500 mg / m gemessen wird³ und das akzeptable Kohlendioxid ist 1.100 ppm oder weniger, ist das Klassenzimmer für Kinder sicher? Unter Verwendung der Formel ppm = (24,45 × 2.500) ≤ 44 = 61.125 ≤ 44 = 1.389 ppm Kohlendioxid zeigt, dass der Kohlendioxidgehalt nicht sicher ist.

Die Zahl 24,45 in der Gleichung ist das Volumen (Liter) eines Mols (Gramm Molekulargewicht) eines Gases oder Dampfes, wenn der Druck eine Atmosphäre (760 Torr oder 760 mm Hg) und 25 ° C beträgt. Um basierend auf einem anderen Druck und / oder einer anderen Temperatur zu berechnen, geben Sie den Umrechnungsfaktor Volumen gleich der idealen Gaskonstanten-Temperatur in Kelvin (Celsius-Temperatur plus 273) ein.