Hoe kan men de hoeveelheid water uitdrukken in de lucht in dezelfde eenheden zoals men CO2 (ppm) uitdrukt?

Jean, 69 jaar
1 juli 2017

Bij 100 % relatieve vochtigheid kan 1 m³ lucht (= +/- 1,2 kg lucht) ongeveer 23,05 g water bevatten. Hoe kan men deze hoeveelheid water uitdrukken in dezelfde eenheid (ppm) zoals men nu zegt dat er soms meer dan 400 ppm CO2 in de atmosfeer is. Concreet: hoeveel ppm water bevat de lucht als men zegt dat er ongeveer 23,05 g water aanwezig is per m³ lucht (dus uitgedrukt in dezelfde eenheden wanneer men zegt dat de atmosfeer 400 ppm CO2 bevat. Hoe gaat dan de redenering bij de berekening naar ppm?

Antwoord

Beste Jean,

Dat is een interessante vraag, vooral omdat de eenheid "ppm" niet echt waterdicht gedefineerd is. Het staat voor "parts per million" oftewel "delen per miljoen" - dat wil zeggen dat 1 ppm, uitgedrukt in massa, gelijk is aan 1 mg/kg. Het kan echter ook staan voor "deeltjes per miljoen", en dan betekent het µmol per mol. Ook in volume-eenheden zou je ppm kunnen gebruiken - bijvoorbeeld mL/m³. Als we het hebben over gassen, zijn de molaire ppm en de volume-ppm identiek, omdat een mol (ideaal) gas in gelijke omstandigheden ook een gelijk volume innneemt, ongeacht de aard van het gas. Dit zijn dus het soort eenheden die worden gebruikt voor het aangeven van de CO2 concentratie in de lucht - 400 volume-ppm. Dat betekent dus ook letterlijk "deeltjes per miljoen", oftewel "moleculen per miljoen moleculen". 

Vermits de molaire massa van CO2 44g/mol is, en die van lucht (uitgemiddeld over zijn bestanddelen) 28.8g/mol, zit er dus 611 mg/kg CO2 in de lucht. Om nu de switch te maken naar eenheden per kubieke meter, rekenen we best even uit wat een kubieke meter lucht weegt, en hoe veel mol hij bevat. Uit de ideale gaswet kunnen we uitrekenen dat n = pV/RT. Invullen met 101300Pa.1m³/(8.31 J/molK x 293K) geeft 41.6 mol lucht in een kubieke meter. Dat is inderdaad (x 28.8 g/mol) ongeveer 1.2kg.

Nu kunnen we terugrekenen met je data voor water - als er 23.05g water in lucht zit, en de molaire massa van water 18 g/mol is, hebben we 1.28 mol water in de lucht zitten, op een totaal van 41.6 mol. Dat is dus 3,07 v%, of 3070 ppm - ongeveer 7.5x zo veel als CO2

Ik hoop dat dat de zaken wat verduidelijkt!

Met beste groeten,

 

Reacties op dit antwoord

Er zijn nog geen reacties op deze vraag.

Enkel de vraagsteller en de wetenschapper kunnen reageren op een antwoord.

Beantwoord door

Prof. dr. Christophe Vande Velde

Thermische Analyse, Calorimetrie, X-straal-kristallografie, Organische Scheikunde

Universiteit Antwerpen
Prinsstraat 13 2000 Antwerpen
http://www.ua.ac.be

Zoek andere vragen

© 2008-2017
Ik heb een vraag wordt gecoördineerd door het
Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen