Ingegneria sanitaria-ambientale - la misura e l'espressione delle concentrazioni

V

i p PM p

i -1 -5 3 -1 -1

ove PM è il peso molecolare, pari a 410 g mole , ed R vale 8,21·10 atm m mole °K .

i

Pertanto: g 3

atm m

⋅ -12 −

⋅ ⋅ °

0,6 pg 10 5

(8,21 10 ) 273 K

°

pg mole K −

= ⋅ = ⋅ 17 3

V 3

,28 10 m

i n

g 1 atm

410 mole

e quindi: -17

p = 3,28·10 atm

i

Regola di Avogadro:

Il calcolo del volume V occupato dal clordano può condursi ricordando che 1 mole di un

i

qualunque gas ideale occupa in condizioni normali 22,4 l: pertanto:

g

⋅ -12

0,6 pg 10

m pg

− − − −

= ⋅ = ⋅ = ⋅ = ⋅

1 1 12 17 3n

i

V 22,4 l mole 22,4 l mole 0,0328 10 l 3,28 10 m

i n n n

g

PM 410

i mole

e quindi: -17

p = 3,28·10 atm

i

4. Un palloncino viene riempito con 10 g di azoto (N ) e 2 g di ossigeno (O ). Se l’operazione

2 2

viene condotta in un ambiente a pressione atmosferica e 25°C di temperatura, calcolare: (a) la

concentrazione di O all’interno del palloncino in % vol; (b) il volume del palloncino gonfiato.

2

SOLUZIONE

occupato da ognuno dei due gas si valuta a partire dalla legge dei gas ideali:

Il volume V

i

n RT m RT

= = ⋅

i i

V

i p PM p

i 2

Ingegneria Sanitaria-Ambientale

P M

OLITECNICO DI ILANO

- S . A

D.I.I.A.R. Esercitazione 1 - Misura delle concentrazioni

EZ MBIENTALE

La concentrazione in termini di % in volume sarà pertanto pari a:

C (% vol) = V / V

i i tot

ove

V = V + V .

tot O2 N2

Per l’azoto: ⋅

l atm ⋅ + °

0,082 (273 25) K

⋅

10 g mole °K

= ⋅ =

V 8

,7 l

N g 1 atm

2 28 mole

Per l’ossigeno: ⋅

l atm ⋅ + °

0,082 (273 25) K

⋅

2 g mole °K

= ⋅ =

V 1

,5 l

O g 1 atm

2 32 mole

Quindi:

V = 8,7 l + 1,5 l = 10,2 l

tot

C = (1,5 l / 10,2 l)·100 = 14,9% in vol.

O2

5. La concentrazione di ozono (O ) rilevata nell’atmosfera di Los Angeles in una tipica giornata

3 3 6

estiva (T = 30°C) è pari a 125 ppb . Esprimerne il valore in µg/m ed in moli O /10 moli aria.

V 3

SOLUZIONE si ha che:

Sulla base della definizione di ppb

v

-9 3 3

C = 125 ppb = 125·10 m O / m aria

v 3

Per gas ideali:

-9 3 3 -9

C = 125·10 m O / m aria = 125·10 moli O / moli aria.

3 3

Pertanto: -3 6

C = 125·10 moli O / 10 moli aria

3 -3

Per valutare la concentrazione in massa/volume (µg m ) si può far riferimento, come di

consueto, tanto alla legge dei gas ideali che alla regola di Avogadro.

Dalla legge dei gas ideali è possibile infatti ricavare la massa corrispondente, nelle condizioni di

3

T e p del problema, al volume V occupato dall’ozono per ogni m d’aria:

i

pV m

= =

i i

n i

RT PM i g

⋅ ⋅ ⋅

-9 3

1 atm 125 10 m 48

⋅

pV PM mole −

= = = ⋅ 4

i i

m 2 ,4 10 g

⋅

i 3

atm m

RT −

⋅ ⋅ + °

5

8,2 10 (273 30) K

⋅ °

mole K

La concentrazione in massa/volume vale pertanto:

-4 -3 6 -1 -3

g m ·10 µg g = 240 µg m .

C = 2,4·10

Allo stesso modo, dalla regola di Avogadro si ottiene: 3