Нижеследующий калькулятор выполняет преобразование между объемной концентрацией газа, то есть отношением объема газа к общему объему, и массовой концентрацией, то есть отношением массы газа к общему объему.
Перевод значения концентрации газа из ppm в мг/м³ и обратно с учетом температуры и давления
Точность вычисления
Знаков после запятой: 2
Переход от массовой концентрации к объемной концентрации и обратно
Как уже было сказано выше, объемная концентрация газа определяется как отношение объема газа к общему объему, и является безразмерной величиной, для удобства выражаемой в процентах, промилле или миллионных долях, млн⁻¹ (англ. ppm — parts per million). Иногда, чтобы подчеркнуть, что речь идет именно об объемной концентрации, пишут % об., об.% (aнгл. % vol или ppmv — parts per million by volume), хотя IUPAC рекомендует избегать подобных обозначений1.
Для малых концентраций, например, в случае оценки содержания газов в воздухе, удобнее применять миллионную долю, млн⁻¹ (ppm), или количество частиц газа на миллион частиц воздуха, 1 ppm = 1/1000000 = 0.0001% = 0.001‰. Вместе с этим, часто содержание газов указывают через массовую концентрацию, измеряемую в мг/м³. Например, в мг/м³ указываются ПДК (предельно допустимые концентрации).
Переход от одних единиц к другим основан на законе Авогадро, согласно которому в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температурах и давлениях, содержится одно и то же количество молекул. Согласно первому следствию из закона Авогадро, один моль любого газа при одинаковых — изобарных и изотермических — условиях занимает одинаковый объём.
Найти молярный объём для заданных температуры и давлении можно с помощью уравнения Клапейрона:
,
где универсальная газовая постоянная R ≈ 8,314 Дж/(моль·К)
Расчет массовой концентрации через ppm
Зная ppm, мы можем найти, сколько литров газа содержится в одном кубическом метре общего объема. Поделив это число на молярный объем газа (для заданной температуры и давления) мы можем получить количество моль газа в одном кубическом метре общего объема. И наконец, умножив количество моль газа на молярную массу газа мы можем получить массу газа в одном кубическом метре общего объема или массовую концентрацию.
Расчет ppm через массовую концентрацию
Видео. Принцип действия расходомера основанного на перепаде давления
Поделив массу газа в кубометре общего объема на молярную массу газа, мы можем получить количество моль газа в кубометре. Умножив количество моль газа на молярный объем газа (для заданной температуры и давления), мы получим объем газа в литрах в кубометре общего объема. Дальше остается только выразить этот объем в миллионных долях, получив, таким образом, значение ppm.
Как понять сколько литров газа в баллоне?
Для того чтобы понять, сколько литров газа осталось в баллоне, необходимо выполнить следующие шаги:
-
Определить тип газа в баллоне. Различные газы имеют разные плотности и, следовательно, разные объемы при одинаковом весе. Например, пропан имеет плотность около 0,51 г/см³, а бутан — около 0,58 г/см³.
-
Определить вес баллона с газом. Это можно сделать с помощью весов.
-
Определить общий объем баллона. Обычно эту информацию можно найти на самом баллоне или в его паспорте. Объем баллона указывается в литрах.
-
Вычислить, сколько литров газа осталось в баллоне. Для этого необходимо знать плотность газа. Если известен вес баллона с газом и плотность газа, то можно вычислить, какой объем газа остался в баллоне. Для этого необходимо поделить массу газа на его плотность.
Например, для баллона с пропаном весом 20 кг и плотностью 0,51 г/см³, объем газа будет равен:
20 000 г / 0,51 г/см³ = 39 215,7 см³ = 39,22 л.
Таким образом, в баллоне с пропаном весом 20 кг осталось около 39 л газа. Однако, стоит помнить, что точный объем газа в баллоне может зависеть от температуры и давления внутри баллона.
Добавить комментарий