Language
Country/Area
No result found
Удивительные эффекты малых чисел: почему метод частей на нотацию так важен для науки об окружающей среде?
В науке и технике единица измерения «части на единицу» — это псевдоединица, используемая для описания малых, обычно безразмерных величин, таких как мольная доля или массовая доля. Эти дроби являются относительными измерениями величин, поэтому они являются чистыми числами и не имеют соответствующих единиц измерения. Общепринятая нотация частей на миллион включает части на миллион (ppm, 10−6), части на миллиард (ppb, 10−9), части на триллион (ppt, 10−12) и части на триллион (ppq, 10−15). ). Хотя эти обозначения не являются частью Международной системы единиц (СИ), их использование в науках об окружающей среде и многих других технических областях широко распространено и важно.
Обозначение частей на точку является эффективным методом описания относительного содержания растворенных минералов или загрязняющих веществ в разбавленных растворах.
В химии обозначение частей на часть часто используется для описания разбавления раствора. Например, когда мы говорим, что концентрация загрязняющего вещества в воде составляет «1 ppm», это означает, что на грамм воды приходится одна миллионная грамма загрязняющего вещества. В водных растворах плотность воды часто принимается равной 1,00 г/мл, что позволяет легко преобразовать ppm в миллиграммы на литр (мг/л). Кроме того, ppb обычно соответствует микрограммам на литр (мкг/л), а ppt соответствует нанограммам на литр (нг/л). Этот метод преобразования имеет большое значение в науке об окружающей среде, поскольку концентрации многих загрязняющих веществ в окружающей среде обычно обнаруживаются и регистрируются на низких уровнях.
Обозначение частей на единицу также играет важную роль в физике и инженерных приложениях. Например, коэффициент теплового расширения металлического сплава можно выразить как «α = 1,2 ppm/°C», что означает, что его длина будет увеличиваться на 1,2 микрона при каждом повышении температуры на градус Цельсия. Такое представление не только интуитивно понятно, но и удобно для ученых при проведении расчетов и сравнений. С точки зрения точности измерений, например, при использовании лазерного дальномера для топографической съемки, его точность можно выразить как «точность = 1 ppm», что имеет решающее значение для повышения надежности измерений.
В математическом выражении величина «2 нанометра на метр» упрощается до «2 ppb», показывая мощь записи частей на единицу.
Однако, хотя нотация частей на единицу широко используется на практике, все еще существуют некоторые теоретические разногласия и критические замечания. Во-первых, это не официальная единица СИ. Хотя Международное бюро мер и весов (BIPM) признает использование этого термина, оно все же рекомендует проявлять осторожность, поскольку в разных странах могут быть разные определения термина «миллиард». Это приводит к некоторой двусмысленности в применении ppb и ppt. Поэтому специалисты предлагают при использовании попартионной нотации четко определять ее конкретное значение.
В качестве альтернативы обозначение частей на может соответствовать массовой доле, мольной доле или объемной доле. Это часто приводит к путанице в научной коммуникации, поскольку никто не указывает конкретные количества. Поэтому пользователям следует предпочесть указывать конкретные единицы (например, кг/кг, моль/моль и т. д.) при использовании этой записи. Эта неопределенность особенно важна в исследованиях газов, где коэффициенты пересчета между массовыми долями и мольными долями могут внезапно стать очевидными, что имеет решающее значение для аналитической интерпретации.
В некоторых профессиональных областях, хотя использование нотации part-per является фиксированным, могут существовать несоответствия в стандартах и использовании между дисциплинами, что делает исследователей неопределенными при публикации результатов, что может легко привести к недоразумениям.
Чтобы преодолеть эту проблему, научное сообщество предложило альтернативные выражения, совместимые с системой СИ. Эти выражения позволяют различным дисциплинам в определенной степени использовать стандартизированные единицы, тем самым повышая точность коммуникации. Однако система part-per нотации остается незаменимым инструментом в области технологий, и ее практичность нельзя игнорировать, особенно в таких областях, как мониторинг окружающей среды и здравоохранение.
В конечном счете, хотя система записи частей на единицу является эффективным средством точного выражения небольших величин, существуют опасения относительно неоднозначности и путаницы при ее использовании. Должны ли мы способствовать стандартизации этих выражений, чтобы они лучше служили развитию научных исследований и практики?
