Способы выражения концентраций примесей в атмосфере»

1. Способы выражения концентраций примесей в атмосфере»

2.

Объемные концентрации
Объемная доля – a
a = v / V,
где v – объем примеси, V – объем
газа, в котором она находится.
% об. = a * 100
ppm = млн -1 = a * 106
ppb = млрд-1 = a * 109

3. Задача 1

В помещении площадью 50 м2 высота
стен 3 м лопнул воздушный шар
наполненный гелием. Объем шара равен
5 л.
Определите объемную концентрацию
гелия в воздухе помещения.

4. Выражение концентрации примесей в количестве молекул в см3

Количество молекул в кубическом сантиметре
воздуха – молекул/ см3.
Слово молекул опускают и остается см-3.
При стандартных условиях(Т =273 К; Р =1 атм
= 101,3 кПа = 760 мм.рт.ст.) в каждом см-3
воздуха содержится:
N0 = N (Авагадро)/ Vм (мольный объем)
N0= 6,02 * 1023/ 22,4* 103 = 2,69 *1019 (число
Лошмита),

5.

Для не стандартных условий число Лошмита
надо умножить на дробь
T0 *Pi /Ti * P0.
Ni = 2,69 *1019 * T0 *Pi /Ti * P0
Для определения количества молекул примеси в
куб. сантиметре необходимо число Лошмита
умножить на объемную долю примеси:
n = Ni*a

6. Задача 2

Сколько молекул гелия будет находиться в
воздухе помещения (см. задачу 1) если
температура равна 25оС давление 756 мм.рт.ст.

7.

Концентрацию примесей можно
парциальным давлением примеси:
Рi = Pобщее *a
измерять
Массовая концентрация примесей
В стандартных условиях:
С (мг/м3) =С(ppm) * М / 22,4
в
мг/м3
Для не стандартных условий полученное число надо
умножить на дробь
T0 *Pi /Ti * P0.
С (мг/м3) =С(ppm) * М * T0 * Pi / 22,4 * Ti * P0.

8. Задача 3

Определите парциальное давление гелия и его
концентрацию в помещении (см. задачу 1,2)

9. Задача 4

Превышается ли и, если да, то во сколько раз,
значение максимально разовой
ПДК для
аммиака, равное 0,2 мг/м3, ,при обнаружении
его запаха, если порог обнаружения запаха для
аммиака составляет 46,6 ppm. Атмосферное
давление равно 100 кПа, температура 250 С.

10. Решение

.
Для ответа на вопрос необходимо привести значение ПДКм.р. и
концентрацию, соответствующую порогу обнаружения запаха, к
одинаковым единицам измерения и найти их отношение.
Выразим концентрацию аммиака в мг/м3:
С` (мг/м3) = С`` (ррm) * М.М. * Т0 * Р / 22,4 * Т * Р0,
где: С` и С`` - концентрация аммиака, выраженная в мг/м3 и ррm,
соответственно;
М.М. – молекулярная масса аммиака (17 г/моль);
22,4 – объем (дм3), занимаемый одним молем газа при нормальных
условиях ( температура Т0 = 273 К, давление Р0 =101,3 кПа);
Т и Р,- температура (К) и давление воздуха (кПа) в рассматриваемых
условиях.
С` = 46,6 * 17 * 273 * 100/ 22,4 * 298 * 101,3
С`= 32,0 мг/ м3.

11.

• Найдем отношение концентрации аммиака
при обнаружении запаха и ПДКм.р.:
• r = С`/ ПДКм.р. = 32,0 / 0.2
• r = 160
• Ответ: при обнаружении запаха аммиака
его концентрация в воздухе в 160 раз
превысит значение ПДКм.р. .

12. Задача 5

Сколько молекул формальдегида присутствует в
каждом кубическом сантиметре воздуха при
нормальных условиях, если его концентрация
достигает значения ПДКм.р., равного 0,035 мг/м3 .

13. Решение

Определим количество молей формальдегида в кубическом метре
воздуха:
С (моль/м3) = С` (мг/ м3) / М.М. * 103 (г/моль)
где:
С и С` - концентрация формальдегида в воздухе,
выраженная в моль/м3 и мг/м3 , соответственно;
М.М. – молекулярная масса формальдегида (30 г/моль);
103 - коэффициент перевода молекулярной массы (г/моль) в
мг/моль.
Количество молей формальдегида при концентрации, равной
ПДКм.р., составит:
С = 0,035/30 * 103 (моль/м3)= 1,17 * 10-6 моль/м3

14.

Количество молекул в кубическом сантиметре воздуха
можно определить по уравнению:
N(см-3) = С (моль/м3) * 10-6 * Na(молекул/моль),
где: N - количество молекул формальдегида в
кубическом сантиметре воздуха (молекул/ см3, обычно
слово “молекула” опускается и значение размерности
концентрации записывается в виде см-3);
С\- концентрация формальдегида в воздухе (моль/м3);
Na - число Авогадро;
10-6 - коэффициент перевода единиц измерения объема
из м3 в см3 .
N = 1,17 * 10-6 * 10-6 * 6,02 * 1023
N = 7,02 * 1011 молекул/см3 = 7,02 * 1011 см-3 .
Ответ: при концентрации формальдегида, равной
ПДКм.р., в каждом кубическом сантиметре воздуха
присутствует 7,02 * 1011 молекул СН О.

15. Самостоятельная работа № 1

1. Минимальное количество газов, определяемое по запаху средним
человеком (порог запаха), составляет для уксусной кислоты 1
млн-1. Превышаются ли значения ПДК равное 0,2 мг/м3. Какое
парциальное давление паров уксусной кислоты достигается в
помещении при обнаружении ее запаха? Температура и давление
воздуха отвечают стандартным значениям.
2. Сколько молекул озона присутствует в каждом кубическом
сантиметре воздуха при нормальных условиях, если
его
концентрация равна ПДКсс = 0,03 мг/м3