Keverési arány és a koncentráció

A ppm gázoknál általában nem azt mutatja, hogy hány molekula van 1 literben, hanem azt, hogy az adott gáz mekkora arányt képvisel a levegő összes molekulájához képest.

Gázoknál a ppm legtöbbször:

ppm = (adott gáz molekuláinak száma / összes levegőmolekula száma) * 1,000,000

Vagyis például 430 ppm CO₂ azt jelenti: 1 000 000 levegőmolekulából kb. 430 CO₂-molekula.

Nem azt jelenti, hogy egy adott térfogatban fixen ugyanannyi CO₂-molekula van.

A gravitáció miatt magasabbra menve csökken a légnyomás, tehát 1 liter levegőben kevesebb összes molekula van. De ha a levegő jól kevert, akkor az arány nagyjából ugyanaz marad.

Tehát: ppm-ben ugyanannyi lehet, de tényleges darabszámban kevesebb.

A pontosabb fizikai összefüggés:

ahol:

• (c_i) = az adott gáz valódi koncentrációja, például mol/m³,
• (x_i) = arány, például ppm vagy térfogatarány,
• (P) = légnyomás,
• (T) = hőmérséklet,
• (R) = gázállandó.

A ppm az (x_i)-t mutatja, vagyis az arányt.

A gravitáció miatti ritkulás a (P/(RT)) részben jelenik meg, vagyis az egységnyi térfogatban lévő összes molekulaszámban.

Ezért lehet egyszerre igaz, hogy:

CO₂ az Everesten: kb. 430 ppm,
de
CO₂ molekulából literenként jóval kevesebb van, mint tengerszinten.

Ugyanez az oxigénre:

O₂: kb. 209 500 ppm mindkét helyen,
de az Everesten literenként csak kb. harmadannyi O₂-molekula van.

A lényeg:

ppm = keverési arány
mol/m³ vagy g/m³ = tényleges térfogati koncentráció

Magasban a ppm nagyjából marad, a mol/m³ csökken.