Zápis parts-per je ve vědě množina pseudojednotek, které popisují malé hodnoty různých bezrozměrných veličin, např. molární zlomek nebo hmotnostní zlomek. Protože tyto zlomky jsou veličinami na veličinu, jsou to čistá čísla bez přidružených jednotek měření. Běžně se používají ppm (parts-per-million, 10-6), ppb (parts-per-billion, 10-9), ppt (parts-per-trillion, 10-12) a ppq (parts-per-quadrillion, 10-15).
Zápis Parts-per se často používá pro popis zředěných roztoků v chemii, například relativní množství rozpuštěných minerálů nebo znečišťujících látek ve vodě. Jednotku „1 ppm“ lze použít pro hmotnostní zlomek, pokud je ve vodě přítomna znečišťující látka v množství jedné miliontiny gramu na gram roztoku vzorku.
Podobně se zápis „parts-per“ používá také ve fyzice a inženýrství k vyjádření hodnoty různých úměrných jevů. Například speciální slitina kovů se může rozšířit o 1,2 mikrometrů na metr délky pro každý stupeň Celsia a to by bylo vyjádřeno jako „α = 1,2 ppm/°C“. Zápis „Parts-per“ se používá také k označení změny, stability nebo nejistoty v měření. Například přesnost měření vzdálenosti při průzkumu země při použití laserového dálkoměru může být 1 milimetr na kilometr vzdálenosti; to by mohlo být vyjádřeno jako „Přesnost = 1 ppm“.
Části-per notace mohou být vyjádřeny v jakékoli jednotce stejné míry. Například koeficient tepelné roztažnosti určité mosazné slitiny, α = 18,7 ppm/°C, může být vyjádřen jako 18,7 (µm/m)/°C nebo jako 18,7 (µin/in)/°C; číselná hodnota představující relativní podíl se přijetím jiné měrné jednotky nemění. Podobně měřící čerpadlo, které vstřikuje stopovou chemickou látku do hlavního výrobního potrubí při proporcionálním průtoku Qp = 125 ppm, tak činí rychlostí, která může být vyjádřena v různých objemových jednotkách, včetně 125 µl/l, 125 µgal/gal, 125 cm3/m3 atd.
Ppm je také měřítkem chemického posunu v nukleární magnetické rezonanční spektroskopii a představuje rozdíl frekvence v částicích na milion od referenční frekvence (signálu).
Vzhledem k tomu, že jmenovaná čísla začínající na „miliardu“ mají v různých zemích různé hodnoty, navrhuje BIPM vyhnout se používání „ppb“ a „ppt“, aby se předešlo nedorozumění. V anglickém jazyce mají pojmenovaná čísla konzistentní význam pouze do „milionu“. Počínaje na „miliardu“ existují dvě číslovací konvence: „dlouhé“ a „krátké“ měřítko a „miliarda“ může znamenat buď 109, nebo 1012. Americký Národní institut pro normy a technologie (NIST) zastává přísné stanovisko a uvádí, že „termíny závislé na jazyce [ . . . ] nejsou přijatelné pro použití se SI pro vyjádření hodnot veličin.“
Ačkoli „ppt“ obvykle znamená „částic na bilion“, příležitostně znamená „částic na tisíc“. Pokud není význam „ppt“ definován explicitně, musí být odhadnut z kontextu.
Hmotnostní zlomek vs molární zlomek
Dalším problémem zápisu parts-per je, že může odkazovat buď na hmotnostní zlomek, nebo na molový zlomek. Protože se obvykle neuvádí, jaká veličina se používá, je lepší jednotku zapsat jako kg/kg, nebo mol/mol (i když jsou všechny bezrozměrné). Například přepočítací koeficient mezi hmotnostním zlomkem 1 ppb a molovým zlomkem 1 ppb je u skleníkového plynu CFC-11 ve vzduchu asi 4,7. Použití je obecně poměrně pevně dané uvnitř většiny specifických oborů vědy, což vede některé badatele k závěru, že jejich vlastní použití (hmotnost/hmotnost, mol/mol nebo jiné) je jediné správné. To je zase vede k tomu, že ve svých publikacích neuvádějí své použití, a jiní proto mohou jejich výsledky špatně interpretovat. Například elektrochemici často používají objem/objem, zatímco chemici mohou používat hmotnost/hmotnost stejně jako objem/objem. Mnoho akademických prací jinak vynikající úrovně neuvádí své použití zápisu parts-per. Rozdíl mezi vyjádřením koncentrací jako hmotnost/hmotnost nebo objem/objem je poměrně významný při zacházení s plyny a je velmi důležité specifikovat, který se používá.
Jednotky vyhovující standardu SI, které lze použít jako alternativy, jsou znázorněny v níže uvedeném grafu. Výrazy, které BIPM výslovně neuznává jako vhodné pro označení bezrozměrných veličin pomocí standardu SI, jsou znázorněny podtrženým zeleným textem.
Všimněte si, že zápisy ve sloupci „jednotky SI“ výše jsou všechny bezrozměrné veličiny; to znamená, že jednotky měrného faktoru ven ve výrazech jako „1 nm/m“ (1 nm/m = 1 nano = 1 × 10−9), takže kvocienty jsou koeficienty čistého čísla s hodnotami menšími než 1.
Vzhledem k těžkopádnosti vyjadřování určitých bezrozměrných veličin podle pokynů SI navrhla Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou fyziku (IUPAP) v roce 1999 přijetí zvláštního názvu „uno“ (symbol: U), aby reprezentoval číslo 1 v bezrozměrných veličinách. Tento symbol nelze zaměňovat s vždy kurzívou psaným symbolem proměnné „neurčitosti“ (symbol: U). Tento jednotkový název uno a jeho symbol by mohly být použity v kombinaci s předponami SI k vyjádření hodnot bezrozměrných veličin, které jsou mnohem menší – nebo dokonce větší – než jedna.
Společné části-per notace ve smyslu uno jsou uvedeny v tabulce níže.
V roce 2004 zpráva Mezinárodnímu výboru pro váhy a míry (známá také pod jeho francouzskojazyčnými iniciálami CIPM) uvedla, že reakce na návrh uno „byla téměř zcela negativní“ a hlavní zastánce „doporučil myšlenku vypustit“. Do dnešního dne nebylo uno přijato žádnou normalizační organizací a zdá se nepravděpodobné, že by se někdy stalo oficiálně schváleným způsobem vyjádření bezrozměrných veličin s nízkou hodnotou (s vysokým poměrem). Návrh však byl poučný, pokud jde o vnímané nedostatky současných možností pro označení bezrozměrných veličin.
Nesprávné použití zápisu součástek
Zápis „Parts per“ může být správně použit pouze pro vyjádření skutečných bezrozměrných veličin; to znamená, že měrné jednotky se musí rušit ve výrazech jako „1 mg/kg“, takže kvocienty jsou čistá čísla s hodnotami menšími než 1. Směsné jednotkové veličiny jako „koncentrace radonu 15 pCi/L“ nejsou bezrozměrné veličiny a nesmí být vyjádřeny žádnou formou zápisu „parts per“, jako „15 ppt“. Další příklady měr, které nejsou bezrozměrnými veličinami, jsou následující:
Všimněte si však, že není neobvyklé vyjadřovat koncentrace ve vodě – zejména ve zprávách o pitné vodě určených pro širokou veřejnost – pomocí zápisu po částech (2,1 ppm, 0,8 ppb atd.) a dále, že tyto zprávy uvádějí, že zápis označuje miligramy na litr nebo mikrogramy na litr. Ačkoli „2,1 mg/l“ není bezrozměrná veličina, ve vědeckých kruzích se předpokládá, že „2,1 mg/kg“ (2,1 ppm) je pravdivá míra, protože jeden litr vody má hmotnost asi jeden kilogram, Cílem ve všech technických psaních (včetně zpráv o pitné vodě pro širokou veřejnost) je jasně komunikovat s určeným publikem s minimálním zmatkem. Pitná voda je intuitivně objemová veličina v mysli veřejnosti, takže měřítka kontaminace vyjádřená na litr jsou považována za snáze uchopitelná. Přesto je technicky možné například „rozpustit“ více než jeden litr velmi hydrofilní chemikálie v 1 litru vody; při popisu její rozpustnosti ve vodě (více než milion částic na milion) by byl zápis matoucí, takže by se místo toho jednoduše uvedl objem (nebo hmotnost), který se rozpustí v litru.
Při vykazování hustoty nesené vzduchem spíše než vodou se používá trochu jiná konvence, protože vzduch má přibližně tisíckrát menší hustotu než voda. Ve vodě odpovídá 1 µg/m3 zhruba částicím na bilion, zatímco ve vzduchu zhruba částicím na miliardu. Všimněte si také, že v případě vzduchu je tato konvence mnohem méně přesná. Zatímco jeden litr vody je téměř přesně 1 kg, jeden metr krychlový vzduchu je často považován za 1,143 kg, což je mnohem méně přesné, ale přesto dost blízko pro mnoho praktických použití.[citace nutná]
Najít tuto stránku na Wiktionary:
ppm