要将空气中SO₂的体积分数转换为质量浓度,我们需要使用理想气体状态方程和一些基本的物理常数。首先,我们知道参比状况通常是指标准温度和压力(STP),即0°C(273.15 K)和101.325 kPa。
已知条件:
SO₂的摩尔质量 M(SO₂) = 32 (S) + 16×2 (O) = 64 g/mol
实际状况下的摩尔分数与体积分数相等,因此: [ x = w = 2 \times 10^{-6} ]
理想气体状态方程为 ( PV = nRT ),其中V是体积,n是摩尔数,R是通用气体常数(8.314 J/(mol·K)),T是开尔文温度。在相同条件下,不同气体的摩尔分数是恒定的,因此我们可以使用以下公式转换摩尔分数:
[ \frac{P_1 V_1}{T_1} = \frac{P_2 V_2}{T_2} ]
由于我们关心的是摩尔分数,可以简化为:
[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \cdot \frac{V_2}{V_1} ]
[ \frac{V_2}{V_1} = \frac{P_1 T_2}{P_2 T_1} ]
[ x_2 = x_1 \cdot \frac{V_2}{V_1} = 2 \times 10^{-6} \cdot \frac{100.30 \times 273.15}{101.325 \times 283.15} ]