[줌달] 대기 화학. ppmv 혼합비

[줌달] 대기 화학. ppmv 혼합비, 몰분율, 분압

 

 

대기 과학자는 공기 중에 미량으로 존재하는 화합물의 농도를 표시하기 위하여 흔히 혼합비를 사용한다. 혼합비는 ppmv(부피비로 백만분의 1)로 표시된다.

 

X의 ppmv = [(STP에서 X의 부피) / (STP에서 전체 공기 부피)] × 10^6

 

11월 어느 날, 콜로라도 덴버 도심에서 대기 중 일산화탄소의 농도가 3.0×10^2 ppmv에 달했다. 그 시간에 대기압은 628 torr이고 온도는 0℃였다.

a. 일산화탄소의 부분 압력은 얼마인가?

b. 세제곱 미터당 분자수로 환산한 일산화탄소의 농도는 얼마인가?

c. 세제곱 센티미터당 분자수로 환산한 일산화탄소의 농도는 얼마인가?

 

 

Atmospheric scientists often use mixing ratios to express the concentrations of trace compounds in air. Mixing ratios are often expressed as ppmv (parts per million volume):

 

ppmv of X = [(vol of X at STP) / (total vol of air at STP)] × 10^6

 

On a certain November day the concentration of carbon monoxide in the air in downtown Denver, Colorado, reached 3.0×10^2 ppmv. The atmospheric pressure at that time was 628 torr and the temperature was 0℃.

a. What was the partial pressure of CO?

b. What was the concentration of CO in molecules per cubic meter?

c. What was the concentration of CO in molecules per cubic centimeter?

 

-----------------------------------------

 

a. 만약 공기의 부피가 1 L라면, (If we have 1 L of air)

CO의 부피는

3.0×10^2 ppmv CO = (? / 1 L) × 10^6

? = (3.0×10^2) × 1 / (10^6) = 0.00030 L CO

 

CO의 몰분율, X_CO = n_CO / n_total

V ∝ n (P, T = constant) 이므로,

X_CO = V_CO / V_total

 

CO의 분압, P_CO = (X_CO) (P_total)

P_CO = (0.00030 / 1) × 628 torr = 0.19 torr

[참고] atm 단위로 환산하면,
0.19 torr × (1 atm / 760 torr) = 0.00025 atm

 

 

 

b. 1 m^3 = 1000 L

PV = nRT

n = PV / RT

n_CO = P_CO V / RT

= [(0.19/760)(1000)] / [(0.08206)(273.15)] = 0.011 mol CO

0.011 mol × (6.02×10^23 molecules / 1 mol)

= 6.6×10^21 molecules

(6.6×10^21 CO molecules in 1 m^3 of air)

 

 

 

c. (6.6×10^21 molecules / 1 m^3) × (1 m / 100 cm)^3

= (6.6×10^21 / 1) × (1 / 100)^3

= 6.6×10^15 molecules

(6.6×10^15 CO molecules in 1 cm^3 of air)

 

 

답: a. 0.19 torr; b. 6.6×10^21 CO molecules in 1 m^3 of air; c. 6.6×10^15 CO molecules in 1 cm^3 of air