Миллионная доля - Parts-per notation


Из Википедии, свободной энциклопедии
Флуоресцеин водные растворы, разбавленные от 1-10,000 частей на миллион

В науке и технике , то миллионная доля представляет собой набор псевдо-единиц , чтобы описать малые значения разных безразмерных величин , например , моль фракции или массовой фракции . Так как эти фракции являются количество-за-количества меры, они являются чистый номером без каких - либо связанных с ними единицами измерения . Обычно используется в промилле (частей на миллион, 10 -6 ), ППБ (частей на миллиард, 10 -9 ), п.п. (частей-ослабленным триллионов , 10 -12 ) и PPQ (частей на квадриллион, 10 -15 ). Это обозначение не является частью системы СИ и его значение неоднозначно.

обзор

Миллионная доля часто используется , описывающая разбавленные растворы в химии , например, относительное содержание растворенных минералов или загрязняющих веществ в воде. Количество «1 промилле» могут быть использованы для массовой фракции , если Водоразбавляемый загрязнитель присутствует в одной миллионной доле грамма на грамм раствора образца. При работе с водными растворами, обычно предположить , что плотность воды составляет 1,00 г / мл. Таким образом, он является общим приравнять 1 кг воды с 1 л воды. Следовательно, 1 м.д. соответствует 1 мг / л и 1 части на миллиард соответствует 1 мкг / л.

Точно так же, миллионная доля используется также в физике и инженерии , чтобы выразить значение различных пропорциональных явлений. Так , например, специальный металлический сплав может расширить 1,2 микрометра за метр длины для каждого градуса по Цельсию , и это будет выражаться как « α  = 1,2 частей на миллион / ° C.» Части за обозначение также используется для обозначения изменения, стабильность, или неопределенность в измерениях. Например, точность измерения расстояния наземного обследования при использовании лазерного дальномера может быть 1 мм на километр расстояния; это может быть выражено как « Точность  = 1 части на миллион.»

Части-за нотации все безразмерные величины : в математических выражениях единицы измерения всегда отменить. В фракций , таких как «2 нм на метр» (2 н м / м  = 2 нано = 2 × 10 -9  = 2 частей на миллиард = 2 × 0,000 000 001) , так что факторы являются чисто число коэффициентов с положительными значениями менее 1. При части за обозначения, в том числе процента символа (%), используются в регулярной прозе (в отличие от математических выражений), они по - прежнему чисто числа безразмерных величин. Тем не менее, они обычно принимают буквальные «части на» значение сравнительного соотношения (например, «2 частей на миллиард» , как правило , следует интерпретировать как «две части в миллиарде частей»).

Части-за обозначений может быть выражено в терминах любой единицы той же мере. Так , например, коэффициент теплового расширения определенного латунного сплава, α  = 18,7 м.д. / ° С, может быть выражен как 18,7 ( мкм / м) / ° С, или в виде 18,7 (μ в / в) / ° С; числовое значение , представляющее относительная доля не изменяется с принятием различной единицы измерения. Аналогичным образом , насос - дозатор , который вводит химические трассировки в основной технологической линии по пропорциональной скорости потока Q р  = 125 частей на миллион, делает это со скоростью , которая может быть выражено в различных объемных единицах, в том числе 125 мкл / л, 125 μ гал / галлон, 125 см 3 / м 3 , и т.д.

В ядерно-магнитного резонанса (ЯМР)

В спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР), химический сдвиг обычно выражается в промилле. Она представляет собой разность измеренной частоты в частях на миллион от опорной частоты. Опорная частота зависит от магнитного поля прибора и элемент измерения. Это, как правило , выражается в МГц. Типичные химические сдвиги редко больше , чем несколько сотен Гц от опорной частоты, так что химические сдвиги удобно выражены в м.д. (Гц / МГц). Миллионная доля дает безразмерную величину , которая не зависит от напряженности поля прибора.

Части за выражение

Визуализация 1%, 1 ‰, 1 ‱ и 1 м.д. как доля красного куба к его соответствующему блоку (большая версия)
  • Одна часть на сто , как правило , представлено знаком процента (%) и обозначает одну часть на 100 частей , одну часть в 10 2 , а значение 1 × 10 -2 . Это эквивалентно примерно пятнадцать минут из одного дня.

  • Одна часть за тысячу должна вообще быть прописано в полном объеме и не как «РРТ» (который, как правило , понимается представлять «частей на триллион»). Он также может обозначать permille знаком (‰). Однако следует отметить, что конкретные дисциплины , такие как океанографии, а также учебные упражнения, действительно использовать «п.п.» аббревиатуру. «Одна часть на тысячу» обозначает одну часть на 1000 частей, одну часть в 10 3 , и значение 1 × 10 -3 . Это эквивалентно примерно один с половиной минут из одного дня.
  • Одна часть на десять тысяч обозначается permyriad знаком (‱). Хотя редко используются в науке (частей на миллион , как правило , используется вместо этого), один permyriad имеет однозначное значение одной части на 10 000 частей, одна часть в 10 4 , и значение 1 × 10 -4 . Это эквивалентно примерно девять секунд из одного дня.
    В противоположности этому , в области финансов , то базовый пункт , как правило , используются для обозначения изменения или различия между процентными ставками (хотя он также может быть использован и в других случаях , когда желательно , чтобы выразить величины в сотых долей процента). Так , например, изменение в процентной ставке от 5,15% годовых до 5,35% годовых может быть обозначено как изменение 20 базисных пунктов (в год). Как с процентными ставками, слова «в год» (или «в год») часто опускаются. В этом случае основой точка является величиной с размерностью (время -1 ).
  • Одна часть на миллион ( частей на миллион ) обозначает одну часть на 1 000 000 частей, одну часть в 10 6 , 1 / 1 000 000 × 100% = 0,0001% (или 1% = 10 000 частей на миллион), а значение 1 × 10 -6 . Это эквивалентно примерно 32 секунд из года; в измерении расстояния , это эквивалентно 1 мм погрешности на км расстояния , пройденного.

  • Одна часть на миллиард ( частей на миллиард ) обозначает одну часть на 1 000 000 000 частей, одну часть в 10 9 , 1 / 1 000 000 000 × 100% = 0,000 0001 % (или 1% = 10 000 000 частей на миллиард) и значение 1 × 10 -9 . Это эквивалентно примерно три секунды из века .

  • Одна часть на триллион ( п.п. ) означает одну часть на 1 000 000 000 000 частей, одну часть в 10 12 , а значение 1 × 10 -12 . Это эквивалентно примерно тридцать секунд из каждого миллиона лет.

  • Одна часть на квадриллион ( PPQ ) обозначает одну часть на 1 000 000 000 000 000 частей, одну часть в 10 15 , а значение 1 × 10 -15 . Это эквивалентно примерно два с половиной минут из возраста Земли (4,5 млрд лет). Хотя относительно редко в аналитической химии, измерения на уровне Ppq иногда выполняется.

критика

Хотя Международное бюро мер и весов (международная организация по стандартизации , известного также своим французским -Language инициалами МБМВ) признает использование частей за нотации, он формально не входит в Международной системе единиц (СИ). Обратите внимание , что , хотя « процент » (%) не является формально частью СИ, как МБЫ и ISO занимают позицию , что «в математических выражениях, международно признанный символ% (процент) может быть использованы с SI для представления числа 0,01” для безразмерных величин. Согласно IUPAP , «сохраняющийся источник раздражения для единичных пуристов был дальнейшее использованием процентов, частей на миллион, части на миллиард, и п.п.» . Несмотря на то, СИ-совместимые выражения должны быть использованы в качестве альтернативы, миллионная доля остается тем не менее , широко используются в технических дисциплинах. Основные проблемы , связанные с миллионной долей изложены ниже.

Длинные и короткие весы

Поскольку названные цифры , начиная с « миллиардом » имеют разные значения в разных странах, МБЫ предполагают отказ от использования «частей на миллиард» и «РРТ» для предотвращения недоразумений. США Национальный институт стандартов и технологии (NIST) принимают жесткие позиции, заявив , что «язык-члены , зависящего от [. , , ] Не являются приемлемыми для использования с СИ , чтобы выразить значение величин «.

Тысяча против триллионов

Хотя «РРТ» обычно означает «части на триллион», это иногда означает «промилле». Если значение «РРТ» не определен явным образом, она должна быть определена из контекста.

Массовая доля по сравнению с мольной долей против объемной доли

Еще одна проблема частей на нотации является то , что он может относиться к массовой доле , мольной доли или объемной доли . Так как это обычно не указано, количество которых используется, то лучше записать единицу в качестве кг / кг, моль / моль или м 3 / м 3 (несмотря на то, что все они безразмерная). Разница весьма существенна при работе с газами , и это очень важно , чтобы указать , какое количество используется. Например, коэффициент преобразования между массовой долей 1 частей на миллиард и мольной долей 1 частей на миллиард составляет около 4,7 для парниковых газов CFC-11 в воздухе. Для объемной доли, суффикс «V» или «v» иногда добавляется к миллионная доля (например, млн., ppbv, PPTV). К сожалению, ppbv и PPTV также часто используются для мольной доли (который идентичен объемной доля только для идеальных газов).

Чтобы отличить массовую долю от объемной доли или мольной доли, буква ж (стоя по весу) иногда добавляют к аббревиатуры (например, масс.ч., ppbw).

Использование в миллионная доля , как правило , довольно фиксируется внутри наиболее конкретных отраслей науки, что привело некоторых исследователей прийти к выводу , что их собственное использование (масса / масса, моль / моль, объем / объем, или другие) является единственно правильным один. Это, в свою очередь, приводит их не указывать их использование в своих публикациях, и , следовательно , другие могут извратить их результаты. Например, электрохимики часто используют объем / объем, в то время как химические инженеры могут использовать массу / массу, а также объем / объем. Многие научные труды иначе превосходного уровня не указывать их использование частей за нотации.

SI-совместимые выражения

СИ-совместимые блоки , которые могут быть использованы в качестве альтернативы, показаны в таблице ниже. Выражения, МБЫ явно не признают в качестве пригодного для обозначения безразмерных величин с СИ приведены в красном тексте .

Условные обозначения для безразмерных величин
Мера SI
единиц
Именованные
части на соотношение
(короткий масштаб)
Частей на
сокращение
или символ
Значение в
научной
нотации
Штамм из ... 2 см / м 2 частей на сто     2% 2 × 10 -2
Чувствительность ... 2 м В / В 2 частей на тысячу 2 ‰ 2 × 10 -3
Чувствительность ... 0,2 мВ / В 2 частей на десять тысяч 2 ‱ 2 × 10 -4
Чувствительность ... 2 μ V / V , 2 частей на миллион 2 м.д. 2 × 10 -6
Чувствительность ... 2 п В / В 2 частей на миллиард 2 частей на миллиард 2 × 10 -9
Чувствительность ... 2 р В / В 2 частей на триллион 2 п.п. 2 × 10 -12
Массовая доля ... 2 мг / кг 2 частей на миллион 2 м.д. 2 × 10 -6
Массовая доля ... 2 мкг / кг 2 частей на миллиард 2 частей на миллиард 2 × 10 -9
Массовая доля ... 2 нг / кг 2 частей на триллион 2 п.п. 2 × 10 -12
Массовая доля ... 2 пг / кг 2 частей на квадриллион 2 PPQ 2 × 10 -15
Объемная доля ... 5,2 мкл / л 5.2 частей на миллион 5,2 м.д. 5,2 × 10 -6
Моль фракция ... 5,24 мкмоль / моль 5,24 частей на миллион 5,24 м.д. 5,24 × 10 -6
Моль фракция ... 5,24 нмоль / моль 5,24 частей на миллиард 5,24 частей на миллиард 5,24 × 10 -9
Моль фракция ... 5,24 пмоль / моль 5,24 частей на триллион 5,24 п.п. 5,24 × 10 -12
Постоянство ... 1 (мкА / А) / мин. 1 часть на миллион в минуту. 1 м.д. / мин. 1 × 10 -6 / мин.
Изменение ... 5 nΩ / Ω 5 частей на миллиард 5 частей на миллиард 5 × 10 -9
Неопределенность ... 9 мкг / кг 9 частей на миллиард 9 частей на миллиард 9 × 10 -9
Сдвиг ... 1 нм / м 1 часть на миллиард 1 части на миллиард 1 × 10 -9
Штамм ... 1 мкм / м 1 часть на миллион 1 м.д. 1 × 10 -6
Температурный коэффициент из ... 0,3 (мкГц / Гц) / ° С 0,3 частей на миллион в ° C 0,3 частей на миллион / ° С 0,3 × 10 -6 / ° С
Изменение частоты ... 0,35 × 10 -9 ƒ 0,35 частей на миллиард 0,35 частей на миллиард 0,35 × 10 -9

Следует отметить , что условные обозначения в колонке «СИ» единиц выше, все безразмерные величины ; то есть, единицы измерения коэффициента из в выражениях типа «1 нм / м» (1 н м / м  = 1 нано = 1 × 10 -9 ) , так что дробей чисто-число коэффициентов со значениями меньше 1.

Организация Объединенных Наций

Из - за громоздкости выражения определенных безразмерных величин согласно требованиям к СИ, в Международный союз теоретической и прикладной физики (МСТПФ) в 1999 году предложил принять специальное название «уно» (символ: U) , чтобы представить число 1 в безразмерных величин , Этот символ не следует путать с постоянно-курсивом символом для переменной «неопределенности» (символ: U ). Это название блока «Uno» и его символ может быть использован в сочетании с приставками СИ , чтобы выразить значения безразмерных величин, которые намного меньше , или даже больше -than один.

Общие части-в нотации с точки зрения UNO приведены в таблице ниже.

«Уно» предложение IUPAP в
Коэффициент Части за пример Uno эквив. Символ формы Значение количества
10 -2 2% 2 centiuno 2 Ĉu 2 × 10 -2
10 -3 2 ‰ 2 milliuno 2 мЕд 2 × 10 -3
10 -4 2 ‱ 0,2 milliuno 0,2 мЕд 2 × 10 -4
10 -6 2 м.д. 2 microuno 2 мкЕд 2 × 10 -6
10 -9 2 частей на миллиард 2 nanouno 2 Nu 2 × 10 -9
10 -12 2 п.п. 2 picouno 2 о.е. 2 × 10 -12

В 2004 году доклад Международного комитета мер и весов (известных также его французском языке инициалами CIPM) заявил , что ответ на предложение о UNO «был почти полностью отрицательным» и главный инициатор «рекомендовал сбросив идею» , На сегодняшний день, уно не были приняты какой - либо стандарты организации и представляется маловероятным , что никогда не станет официально санкционирован способом выразить низкое значение (высокий коэффициент) безразмерные величины. Предложение было поучительно, однако, как на предполагаемые недостатки нынешних вариантов обозначая безразмерные величины.

Неправомерные приложения

Части за обозначение должным образом может быть использован только , чтобы выразить истинные безразмерные величины; то есть, единицы измерения должны отменить в выражениях , как «1 мг / кг» , так что факторы являются чистый номером со значениями менее 1. Смешанные единицы величин , такие как « радон концентрация 15 р Кий / L » не являются безразмерные величины и не может быть выражен с помощью какой - либо формы частей на обозначения, такие как «15» п.п.. Другие примеры мер, которые не являются безразмерными величинами являются:

  • Твердые частицы в воздухе: 50 мкг / м 3 ; не 50 частей на миллион.
  • Шаговый двигатель / система передач , которая производит движение 1 мкм / импульс; не 1 м.д.
  • Концентрация паров ртути в воздухе: 0,6 нг / л ; не 0,6 п.п.

Отметим , однако, что это не редкость , чтобы выразить водные концентрации, особенно в отчетах питьевой воды , предназначенной для широкой публики, используя миллионная доля (2,1 частей на миллион частей на миллиард, 0,8 и т.д.) и далее, для тех отчетов , чтобы указать , что условные обозначения обозначают миллиграммов на литр или микрограмм на литр. Хотя «2,1 мг / л» не является безразмерной величиной, то предполагается , в научных кругах , что «2,1 мг / кг» (2,1 частей на миллион) является истинной мерой , потому что один литр воды имеет массу около одного килограмма. Цель во всех технических документах (включая отчеты питьевой воды для широкой публики), чтобы четко довести до целевой аудитории с минимальной путаницей. Питьевая вода является интуитивно объемное количество в общественном сознании так меры загрязнения , выраженные на основе за литр считаются легче понять. Тем не менее, это технически возможно, например, чтобы «растворить» более чем на один литр очень гидрофильной химического вещества в 1 л воды; миллионная доля будет вводить в заблуждение при описании его растворимости в воде (более чем на миллион частей на миллион), так что можно было бы просто указать объем (или массы) , которые будут растворяться в литр, вместо этого.

При представлении воздушно-капельным путем, а не на водной основе плотности, несколько иной конвенции используется , поскольку воздух примерно в 1000 раз меньшую плотность , чем вода. В воде, 1 мкг / м 3 примерно эквивалентно частей на триллион , тогда как в воздухе, это примерно эквивалентно частей на миллиард. Отметим также, что в случае воздуха, это соглашение является гораздо менее точным. В то время как один литр воды почти ровно 1 кг, один кубический метр воздуха часто воспринимается как 1.143 кг-гораздо менее точны, но все еще достаточно близко для многих практических применений.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка