.jpg/440px-Fluorescein_(2).jpg)
.jpg){kind=link}
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 . Поскольку эти дроби представляют собой меры количества к количеству, они представляют собой чистые числа без связанных единиц измерения . Обычно используются доли на миллион ( ppm , 10 −6 ), доли на миллиард ( ppb , 10 −9 ), доли на триллион ( ppt, 10 −12 ) и частей на квадриллион ( ppq , 10 −15 ). Это обозначение не является частью Международной системы единиц (СИ), и его значение неоднозначно.
Обзор [ править ]
Обозначения по частям часто используются для описания разбавленных растворов в химии , например, относительного содержания растворенных минералов или загрязняющих веществ в воде . Количество «1 ppm» может использоваться для массовой доли, если переносимый водой загрязнитель присутствует в количестве одной миллионной грамма на грамм раствора пробы. При работе с водными растворами принято считать, что плотность воды составляет 1,00 г / мл. Поэтому принято приравнивать 1 килограмм воды к 1 л воды. Следовательно, 1 ppm соответствует 1 мг / л, а 1 ppb соответствует 1 мкг / л.
Точно так же обозначение частей на единицу используется также в физике и технике для выражения значения различных пропорциональных явлений. Например, специальный металлический сплав может расширяться на 1,2 микрометра на метр длины на каждый градус Цельсия, и это может быть выражено как « α = 1,2 ppm / ° C». Обозначения частей-на также используются для обозначения изменения, стабильности или неопределенности в измерениях. Например, точность измерения расстояния до местности при использовании лазерного дальномера может составлять 1 миллиметр на километр расстояния; это можно выразить как « Точность = 1 ppm». [1]
Все обозначения частей на единицу являются безразмерными величинами: в математических выражениях единицы измерения всегда отменяются. 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 числом коэффициентов с положительными значениями меньше или равно 1. Когда части за обозначения, в том числе процента символа (%), используются в регулярной прозе (в отличие от математических выражений), они по-прежнему являются безразмерными величинами в чистом виде. Однако они обычно принимают буквальное значение «частей на» сравнительного соотношения (например, «2 частей на миллиард» обычно интерпретируется как «две части на миллиард частей»). [2]
Обозначения по частям могут быть выражены в любых единицах одной и той же меры. 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 относительную пропорцию, не меняется с принятием другой единицы длины. [3] Точно так же дозирующий насос, который закачивает следы химического вещества в основную технологическую линию с пропорциональной скоростью потока Q p = 125 ppm, делает это со скоростью, которая может быть выражена в различных объемных единицах, включая 125 мкл / L, 125 мкгал / галлон, 125 см3 / м 3 и др.
В спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [ править ]
В спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) химический сдвиг обычно выражается в миллионных долях. Она представляет собой разность измеренной частоты в частях на миллион от опорной частоты. Опорная частота зависит от магнитного поля прибора и измеряемого элемента. Обычно выражается в МГц . Типичные химические сдвиги редко превышают несколько сотен Гц от эталонной частоты, поэтому химические сдвиги удобно выражать в ppm (Гц / МГц). Обозначение частей на единицу дает безразмерную величину, которая не зависит от напряженности поля прибора.
Частей на выражения [ править ]
| 1 из → = ⭨ из ↓ | за процент (%) | за 1000 (‰) | за 10 000 (‱) | на 100 000 (пкм) | на миллион (ppm) | на миллиард (ppb) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| % | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 | 0,0001 | 10 - 7 |
| ‰ | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 | 0,001 | 10 - 6 |
| ‱ | 100 | 10 | 1 | 0,1 | 0,01 | 10 - 5 |
| pcm | 1,000 | 100 | 10 | 1 | 0,1 | 0,0001 |
| промилле | 10 000 | 1,000 | 100 | 10 | 1 | 0,001 |
| ppb | 10 7 | 10 6 | 10 5 | 10 000 | 1,000 | 1 |
- Одна часть на сто , как правило , представлено знаком процента (%) и обозначает одну часть на 100 (10 2 ) частей , а значение 10 - 2 . Это примерно пятнадцать минут в день.
- Одна часть на тысячу, как правило, должна указываться полностью, а не как «ppt» (что обычно понимается как «части на триллион »). Его также можно обозначить знаком промилле (‰). Обратите внимание, однако, что в некоторых дисциплинах, таких как океанография, а также в учебных упражнениях, используется аббревиатура «ppt». «Одна часть на тысячу» означает одну часть на 1000 (10 3 ) частей, а значение 10 - 3 . Это примерно полторы минуты в день.
- Одна часть на десять тысяч обозначается знаком пермириада (‱). Хотя редко используются в науке (части на миллион , как правило , используются вместо этого), один permyriad имеет однозначное значение одной части на 10000 (10 4 ) части, а значение 10 - 4 . Это эквивалентно примерно девяти секундам одного дня.
В отличие от этого , в области финансов , то базисный пунктобычно используется для обозначения изменений или различий между процентными ставками (хотя его также можно использовать в других случаях, когда желательно выражать количества в сотых долях процента). Например, изменение процентной ставки с 5,15% годовых до 5,35% годовых можно обозначить как изменение на 20 базисных пунктов (годовых). Как и в случае с процентными ставками, слова «в год» (или «в год») часто опускаются. В этом случае базисная точка - это величина с размерностью (время -1 ). [4] - Одна часть на сто тысяч , процентов промилле ( ИКМ ) или милли-процентов обозначает одну часть на 100000 (10 5 ) частей, а значение 10 - 5 . Он обычно используется в эпидемиологии для определения показателей смертности, преступности и заболеваемости, а также в ядерной реакторной технике как единица измерения реактивности. При измерении времени это эквивалентно примерно 5 минутам в году; при измерении расстояния это эквивалентно погрешности в 1 см на километр пройденного расстояния.
- Одна часть на миллион ( частей на миллион ) обозначает одну часть за 1000000 (10 6 ) частей, а значение 10 - 6 . Это эквивалентно примерно 32 секундам в году или 1 мм ошибки на километр пройденного расстояния.
- Одна часть на миллиард ( частей на миллиард ) обозначает одну часть на 1000000000 (10 9 ) частей, а значение 10 - 9 . Это эквивалентно примерно трем секундам из столетия .
- Одна часть на триллион ( ppt ) означает одну часть на 1 000 000 000 000 (10 12 ) частей и значение 10 - 12 . Это эквивалентно примерно тридцати секундам из каждого миллиона лет.
- Одна часть на квадриллион ( PPQ ) обозначает одну часть за 1,000,000,000,000,000 (10 15 ) частей, а значение 10 - 15 . Это эквивалентно примерно двум с половиной минутам возраста Земли (4,5 миллиарда лет). Хотя это относительно редко в аналитической химии, иногда выполняются измерения на уровне ppq. [5]
Критика [ править ]
Хотя Международное бюро мер и весов (международная организация по стандартизации, известная также по своим французским инициалам BIPM) признает использование обозначений «части на единицу», формально оно не является частью Международной системы единиц (СИ). [2] Обратите внимание, что хотя « процент » (%) формально не является частью SI, и BIPM, и Международная организация по стандартизации (ISO) занимают позицию, что «в математических выражениях международно признанный символ% (процент) может использоваться с SI для обозначения числа 0,01 дюйма для безразмерных величин. [2] [6] Согласно IUPAP, «постоянным источником раздражения для сторонников чистоты единиц было постоянное использование процентов, частей на миллион, частей на миллиард и частей на миллион» . [7] Хотя SI-совместимые выражения следует использовать в качестве альтернативы, нотация частей на единицу по-прежнему широко используется в технических дисциплинах. Основные проблемы с нотацией частей в единицу изложены ниже.
Длинная и короткая шкалы [ править ]
Поскольку названные числа, начинающиеся с « миллиарда », имеют разные значения в разных странах, BIPM предлагает избегать использования «ppb» и «ppt» во избежание недоразумений. США Национальный институт стандартов и технологии (NIST) занимают позицию строгой, заявив , что «язык-члены , зависящего от [...] не являются приемлемыми для использования с СИ , чтобы выразить значение величин» . [8]
Тысяча против триллиона [ править ]
Хотя «ppt» обычно означает «части на триллион», иногда это означает «части на тысячу». Если значение «ppt» не определено явно, его следует определять из контекста. [ необходима цитата ]
Массовая доля по сравнению с мольной долей по сравнению с объемной долей [ править ]
Другая проблема, связанная с обозначением частей на единицу, заключается в том, что они могут относиться к массовой доле , мольной доле или объемной доле . Поскольку обычно не указывается, какое количество используется, лучше записывать единицы измерения как кг / кг, моль / моль или м 3 / м 3 (даже если все они безразмерны). [9] Разница весьма значительна при работе с газами, и очень важно указать, какое количество используется. Например, коэффициент преобразования между массовой долей 1 ppb и мольной долей 1 ppb составляет около 4,7 для парникового газа CFC-11 в воздухе. Для объемной доли суффикс «V» или «v» иногда добавляется к обозначению частей на единицу (например, ppmV, ppbv, pptv).[10] [11] К сожалению, ppbv и pptv также часто используются для мольных долей (что идентично объемной доле только для идеальных газов).
Чтобы отличить массовую долю от объемной доли или мольной доли, к сокращению иногда добавляют букву «w» (обозначающую «вес») (например, ppmw, ppbw). [12]
Использование обозначений частей на единицу, как правило, довольно фиксировано в самых конкретных областях науки, что приводит некоторых исследователей к выводу, что их собственное использование (масса / масса, моль / моль, объем / объем или другие) является единственно правильным. один. Это, в свою очередь, приводит к тому, что они не указывают их использование в своих публикациях, и поэтому другие могут неверно истолковать их результаты. Например, электрохимики часто используют объем / объем, в то время как инженеры-химики могут использовать массу / массу, а также объем / объем. Во многих академических публикациях, в остальном превосходного уровня, не указывается использование обозначений частей на единицу.
SI-совместимые выражения [ править ]
Единицы измерения, совместимые с SI, которые можно использовать в качестве альтернативы, показаны в таблице ниже. Выражения, которые BIPM явно не считает подходящими для обозначения безразмерных величин с помощью SI, показаны красным текстом .
| Мера | Единицы СИ | Именованные доли на соотношение (короткая шкала) | Части за сокращение или символ | Значение в научной записи |
|---|---|---|---|---|
| Штамм из ... | 2 см / м | 2 части на сотку | 2% [13] | 2 × 10 −2 |
| Чувствительность ... | 2 м В / В | 2 части на тысячу | 2 ‰ | 2 × 10 −3 |
| Чувствительность ... | 0,2 мВ / В | 2 части на десять тысяч | 2 ‱ | 2 × 10 −4 |
| Чувствительность ... | 2 мкВ / В | 2 части на миллион | 2 частей на миллион | 2 × 10 −6 |
| Чувствительность ... | 2 н В / В | 2 части на миллиард | 2 частей на миллиард | 2 × 10 −9 |
| Чувствительность ... | 2 п В / В | 2 части на триллион | 2 п.п. | 2 × 10 −12 |
| Массовая доля ... | 2 мг / кг | 2 части на миллион | 2 частей на миллион | 2 × 10 −6 |
| Массовая доля ... | 2 мкг / кг | 2 части на миллиард | 2 частей на миллиард | 2 × 10 −9 |
| Массовая доля ... | 2 нг / кг | 2 части на триллион | 2 п.п. | 2 × 10 −12 |
| Массовая доля ... | 2 пг / кг | 2 части на квадриллион | 2 ppq | 2 × 10 −15 |
| Объемная доля ... | 5,2 мкл / л | 5,2 частей на миллион | 5,2 частей на миллион | 5,2 × 10 −6 |
| Мольная доля ... | 5,24 мкмоль / моль | 5,24 частей на миллион | 5,24 частей на миллион | 5,24 × 10 −6 |
| Мольная доля ... | 5,24 нмоль / моль | 5,24 частей на миллиард | 5,24 частей на миллиард | 5,24 × 10 −9 |
| Мольная доля ... | 5,24 пмоль / моль | 5,24 частей на триллион | 5,24 п. | 5,24 × 10 −12 |
| Стабильность ... | 1 (мкА / А) / мин | 1 часть на миллион в минуту | 1 частей на миллион / мин | 1 × 10 −6 / мин |
| Смена ... | 5 нОм / Ом | 5 частей на миллиард | 5 частей на миллиард | 5 × 10 −9 |
| Неуверенность в ... | 9 мкг / кг | 9 частей на миллиард | 9 частей на миллиард | 9 × 10 −9 |
| Смена ... | 1 нм / м | 1 часть на миллиард | 1 часть на миллиард | 1 × 10 −9 |
| Напряжение ... | 1 мкм / м | 1 часть на миллион | 1 промилле | 1 × 10 −6 |
| Температурный коэффициент из ... | 0,3 (мкГц / Гц) / ° C | 0,3 частей на миллион на ° C | 0,3 частей на миллион / ° C | 0,3 × 10 −6 / ° С |
| Изменение частоты ... | 0,35 × 10 −9 ƒ | 0,35 части на миллиард | 0,35 частей на миллиард | 0,35 × 10 −9 |
Обратите внимание, что все обозначения в столбце «Единицы СИ» выше являются безразмерными величинами ; то есть единицы измерения коэффициента из в выражениях , как «1 нм / м» (1 н м / м = 1 нано = 1 × 10 -9 ) , так что факторы являются чисто-число коэффициентов со значениями меньше 1.
Уно [ править ]
Из-за громоздкости выражения определенных безразмерных величин в соответствии с руководящими принципами СИ, Международный союз теоретической и прикладной физики (IUPAP) в 1999 году предложил принять специальное название «uno» (символ: U) для обозначения числа 1 в безразмерных величинах. . [7] Этот символ не следует путать с всегда выделенным курсивом символом для переменной «неопределенность» (символ: U ). Это имя единицы «uno» и его символ могут использоваться в сочетании с префиксами SI для выражения значений безразмерных величин, которые намного меньше - или даже больше - чем единица. [14]
Общие обозначения частей в единицах uno приведены в таблице ниже.
| Коэффициент | Имя | Частей на пример | Уно эквивалент | Форма символа | Значение количества |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 -2 | Процентов | 2% | 2 сантиуно | 2 у.е. | 2 × 10 −2 |
| 10 −3 | Permille | 2 ‰ | 2 миллиюно | 2 мЕ | 2 × 10 −3 |
| 10 −4 | За десять тысяч | 2 ‱ | 0,2 миллиюно | 0,2 мЕ | 2 × 10 −4 |
| 10 −6 | Частей на миллион | 2 частей на миллион | 2 микроуно | 2 мкЕ | 2 × 10 −6 |
| 10 −9 | Частей на миллиард | 2 частей на миллиард | 2 наноуно | 2 нЕ | 2 × 10 −9 |
| 10 −12 | Частей на триллион | 2 п.п. | 2 пикоуно | 2 о.е. | 2 × 10 −12 |
| 10 −15 | Частей на квадриллион | 2 ppq | 2 фемтуно | 2 фу | 2 × 10 −15 |
В 2004 году в отчете Международного комитета мер и весов (CIPM) говорилось, что ответ на предложение ООН «был почти полностью отрицательным», и главный сторонник «рекомендовал отказаться от этой идеи». [15] На сегодняшний день uno не был принят ни одной организацией по стандартизации , и маловероятно, что он когда-либо станет официально санкционированным способом выражения безразмерных величин с низкой стоимостью (с высоким коэффициентом). Однако это предложение было поучительным в отношении очевидных недостатков существующих вариантов обозначения безразмерных величин.
См. Также [ править ]
- Международная электротехническая комиссия (МЭК)
- Миллиграмм процентов
- Процент (%) 1 часть из 100
- Промилле (‰) 1 часть на 1000
- Пермириада ( ‱ ) 1 часть из 10,000
- 1 миллионная доля на 100000 процентов.
- Помещенная система
Ссылки [ править ]
- ^ Это упрощенное объяснение. Лазерные дальномеры обычно имеют точность измеренияот одного до десяти миллиметров; таким образом, полная спецификация точности измерения расстояния может выглядеть следующим образом: Точность: ± (1 мм + 1 ppm). Следовательно, измерение расстояния всего в несколько метров все равно будет иметь точность ± 1 мм в этом примере.
- ^ a b c BIPM: 5.3.7 Указание значений безразмерных величин или величин размерности один ].
- ^ В частном случае коэффициента теплового расширения изменение на дюймы (одна из общепринятых единиц измерения в США ) обычно также сопровождается изменением на градусы Фаренгейта . Поскольку интервал температуры по Фаренгейту составляет всего 5/9 от интервала по Цельсию, значение обычно выражается как 10,4 (мкдюймов / дюймов) / ° F, а не 18,7 (мкдюймов / дюймов) / ° C.
- ^ "Что такое базовые точки (BPS)?" .
- ^ Измерение диоксина обычно сделаны на эту подлодку уровне -ppq. Агентство США по охране окружающей среды (EPA)настоящее время устанавливает жесткий предел 30 PPQ для диоксинов в питьевой водено когдато рекомендовали добровольный лимит 0,013 PPQ. Кроме того, радиоактивные загрязнители в питьевой воде, которые количественно оцениваются путем измерения их излучения, часто указываются в единицах ppq; 0,013 ppq эквивалентно толщине листа бумаги по сравнению с поездкой в146 000 поездок по миру.
- ^ Количества и единицы . Часть 0: Общие принципы , ISO 31-0: 1992.
- ^ a b Петли, Брайан В. (сентябрь 1998 г.). «Отчет о последних мероприятиях комитета от имени IUPAP для Генеральной ассамблеи IUPAP 1999 г.» . Архивировано 15 августа 2017 года . Проверено 15 августа 2017 .
- ^ NIST: Правила и соглашения о стилях для выражения значений количеств: 7.10.3 частей на миллион, частей на миллиард и частей на миллион .
- ^ Шварц и Варнек (1995). «Агрегаты для использования в химии атмосферы» (PDF) . Pure Appl. Chem . 67 : 1377–1406. DOI : 10,1351 / pac199567081377 . S2CID 7029702 . Проверено 9 марта 2011 года .
- ^ «Онлайновые инструменты EPA для расчета оценки места: преобразование внутреннего воздушного блока» . Агентство по охране окружающей среды .
- ^ Милтон Р. Бейчок (2005). "Преобразования и формулы моделирования воздушной дисперсии". Основы диспергирования дымовых газов (4-е изд.). Милтон Р. Бейчок. ISBN 0964458802.
- ^ «Введение в зеленую инженерию» .
- ^ Согласно брошюре SI BIPM, раздел 5.3.7 , «Когда используется [символ процента], пробел разделяет число и символ%». Эта практика не очень хорошо применяется в отношении символа%, противоречит Руководству по стилю Википедии и здесь не соблюдается.
- ^ Некоторые математические функции могут производить пропорциональные величины со значениями больше 1.
- ↑ Консультативный комитет по подразделениям (13–14 мая 2004 г.). «Отчет 16-го заседания (13–14 мая 2004 г.) Международному комитету мер и весов, Международного бюро мер и весов» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 марта 2014 года.
Внешние ссылки [ править ]
 | Найдите ppm , ppb , ppt или ppq в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- СМИ, относящиеся к нотации частей на Викискладе?
- Национальный институт стандартов и технологий (NIST): Домашняя страница
- Международное бюро мер и весов (BIPM): Домашняя страница
