Nie czuję się zbyt dobrze z chemią i muszę przeliczyć wartości stężenia $ \ ce {CH4} $ w $ \ pu {ppm} $ na $ \ pu {g / m3} $. Czy to możliwe?
Już trochę zbadałem i zdałem sobie sprawę, że dla wody można założyć, że $ \ pu {1 ppm} $ równa się $ \ pu {1 mg / L} = \ pu {1 g / m3} $. Ale ponieważ mierzę stężenia w powietrzu, może to nie być poprawne.
Naprawdę doceniam każdą pomoc. Dzięki!
Komentarze
- 1 ppm to tak, jakbyś miał 1 część, tutaj 1 cząsteczkę $ \ ce {CH_4} $ w milion cząsteczek powietrza. Jeśli przyjmiemy, że powietrze jest gazem idealnym, możesz użyć równania gazu doskonałego, aby poznać objętość powietrza, a następnie odbierz wartość w $ g / m ^ 3 $ i nie ' nie zapomnij, że $ g $ reprezentuje wagę metanu
- @Physicsapproval Dziękuję za pomoc! Oszacowałem objętość przy użyciu prawa gazu doskonałego (zakładając 1 mol CH_ {4} $), ale ' nie jestem pewien, co robić dalej. Czy powinienem podzielić wspomnianą objętość przez masę cząsteczkową $ CH_ {4} $?
- Próbowałem innego podejścia. Wiedząc, że: 1 $ ppm = 1 \ frac {\ mu g} {g} $ ; najpierw pomnożyłem wartości ppm przez gęstość (w tym przypadku) metanu (656 $ g / m ^ {3} $) i pomnożyłem je ponownie przez współczynnik $ (10 ^ {- 6}) $. Tutaj s obliczanie jednostek: $ \ frac {\ mu g} {g} \ times \ frac {g} {m ^ {3}} = \ frac {\ mu g} {m ^ {3 }} \ times (10 ^ {- 6}) = \ frac {g} {m ^ {3}} $. Co o tym myślisz?
- w porządku, czy metan w mieszaninie, jak sądzę, przy założeniu powietrza, to jak obliczyłeś gęstość? Czy użyłeś tutaj prawa gazu doskonałego, aby znaleźć gęstość?
Odpowiedź
Próbuję zrozumieć ppm, zbyt. O ile zrozumiałem, istnieją różne rodzaje ppm, które w zasadzie są stosunkiem: może to być stosunek ilości substancji, mas lub objętości.
Zakładając, że twoje ppm to stosunek molowy, który zrobiłem to rozumowanie:
Wskazując za pomocą $ n $ ilości substancji za pomocą $ M $ masa molowa i przy $ V $ objętości, stężenie twojego gazu wynosi: $$ c = \ frac {n_ \ mathrm {gas} \ cdot M} {V}, $$ i definiując $ \ mathrm {ppm} $ jako: $$ \ mathrm {ppm} = \ frac {n_ \ mathrm {gas}} {n_ \ mathrm {total}} \ cdot 10 ^ 6. $$
Korzystanie z prawa dotyczącego gazów: $$ n_ \ mathrm {tot} = \ frac {p \ cdot V} {R \ cdot T}, $$ gdzie $ T $ to temperatura w stopniach kelwinów, a $ p $ ciśnienie w pascalach i zastępując, otrzymujesz:
Odpowiedź
Naprawdę nie potrzebujesz aby zbytnio skomplikować tę odpowiedź.
Kluczową kwestią, o której warto wiedzieć, jest to, że w idealnym gazie (dobre przybliżenie dla większości w standardowych warunkach (0 ° C i standardowe ciśnienie atmosferyczne)) jeden mol gazu będzie zajmują 22,4 l objętości. Mieszanina gazów nie różni się niczym i aby poznać masę gazu, którego potrzebujesz, wystarczy pomnożyć masę molową gazu przez jego udział w mieszaninie (tutaj jest to proporcja ppm).
Tak więc każdy ppm metanu będzie stanowić około 16/1 000 000 g na każde 22,4 l mieszaniny gazów. Lub (dostosowując konwersję objętości do metrów sześciennych zawierających 1000 l) 44,7 * 16/1 000 000 g / metr sześcienny.
Zgodnie z tym wzorem metr sześcienny czystego metanu ważyłby ~ 715 g w STP, więc możesz po prostu pracować z tym mnożąc przez wartość ppm.
To staje się bardziej skomplikowane, jeśli potrzebujesz proporcji przez masę w mieszaninie: wtedy musisz znać masy molowe wszystkich innych składników. Ale jeśli trzymasz się objętości, prawa gazowe sprawiają, że wszystko jest naprawdę proste.
PS jeśli twoje warunki (ciśnienie lub temperatura są różne) jedyną rzeczą, którą musisz dostosować, jest objętość, idealny gaz w tych warunkach (objętość molowa jest bliższa 24,8 l przy 25 ° C, na przykład e).