질량분율(mass fraction)에서 pmm을 구하는 부분에서 혼란스러운 부분이 있어 정리해 보았다.
공기의 오염이나 성분의 비율을 나타낼 때 많이 사용하는 단위로ppm을 사용한다. ppm은 몰수비로 나타내며 공기의 경우 부피비와 같은 값이 된다. 정의는 다음과 같다.
다음은 공기와 임의의 기체 2개의 기체로 구성된 경우를 생각한다
정의의 의미를 확인하기 위하여 단위 부피당 질량으로 변경하여 보자. 또한 그 반대 변환을 통해 계산하는 방법과 의미를 파악해 보자. 먼저 오염물의 몰수를 구한다.
단위 체적당의 질량은 위와 같이 변환이 가능하다.
예제1)
| note |
| ppm에 대한 혼란스러운 부분은 분모로 사용되는 양이다. 이 대부분 공기의 양으로 표시하는데 실제로는 공기와 오염물의 합을 나타낸다. 분모는 보통 펌핑되는 양을 나타내는데 이값은 실제 공기와 오염물을 합한 양이 된다. 그래서 전체 공기양에서 계산할 때 보일-샤를 법칙을 이용해서 사용하는데 이는 모든 기체의 몰수에 대한 부피와 분자의 개수는 같기 때문에 이를 이용한 계산 방법으로 생각된다. |
기체의 질량분률(mass fraction)
질량분률은 전체 기체 중 특정한 기체가 차지하는 질량 비율을 의미한다. 그러므로 다음과 같이 정의 할 수 있다.
이를 이용하여 ppm(부피비)으로 변환하는 방법을 생각해 보자.
공기와 오염물 1개로 구성된 경우에 위와 같이 mass fraction()로부터 ppm을 구할 수 있다.
예제2)
공기의 구성은 질소와 산소로 구성이 되면 그 비율은 다음과 같이 된다. 비율은 부피로 하느냐 혹은 질량비로 하느냐에 따라 다르게 얻어진다. 그 값은 다음과 같다.
이를 앞에서도 언급한것과 같이 부피비이며 질량비가 된다. 부피비는 ppm이 되면 질량비는 mass fraction이 된다. 위의 값들을 계산하여 위식을 확인하여라.
sol)
