Jednostka ppm (parts per million) w odniesieniu do gazów jest w praktyce traktowana jako ułamek objętościowy: 100 ppm oznacza 100 cząsteczek (lub "części objętości") na milion w mieszaninie gazów. Aby przeliczyć to na mg/m³, trzeba powiązać "objętość" z liczbą moli, a następnie z masą.
Kluczowe jest założenie warunków odniesienia, bo objętość gazu zależy od temperatury i ciśnienia. W wielu klasycznych zadaniach szkolnych przyjmuje się objętość molową 22,4 dm³/mol dla warunków normalnych (0°C i ok. 1013 hPa). Wtedy wygodny wzór ma postać:
mg/m³ = ppm × M / 22,4, gdzie M to masa molowa w g/mol.
Dla ditlenku azotu masa molowa wynosi w przybliżeniu 46 g/mol (azot 14 + 2×tlen 16). Podstawiając dane z zadania:
- ppm = 100
- M ≈ 46 g/mol
- objętość molowa = 22,4 dm³/mol
Obliczenie: 100 × 46 / 22,4 ≈ 205. Otrzymujemy więc 205 mg/m³.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne? Wyniki 2050, 20500 i 205000 mg/m³ odpowiadają typowym błędom rzędu wielkości: pomyleniu 100 ppm z 1000 ppm, przesunięciu przecinka lub pominięciu dzielenia przez objętość molową. W praktyce zawodowej trzeba pamiętać, że przy innych warunkach odniesienia (np. 20°C lub 25°C) stała w mianowniku jest inna, więc bez jawnego podania warunków wynik może się różnić.
