Exemple de compo

Pages: 14 (3282 mots) Publié le: 6 juin 2013
Air : physique et chimie de l’atmosphère pollutions atmosphériques

Bernard Aumont aumont@lisa.univ-paris12.fr www.lisa.univ-paris12.fr/~aumont
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L’atmosphère et le système terre

Filtration du rayonnement
Absorption des UV

Redistribution de la matière Cycles biogéochimiques

O2, O3
le isib A, v UVV-C B, U UV-

Echauffement Effet de serre
H2O, CO2, CH4, O3, particules, nuagesEpuration Capacité oxydante
OH, O3

COV, DMS, SO2, N2O, particules, CH4

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La perturbation anthropique

Filtration du rayonnement
Absorption des UV

Redistribution de la matière Cycles biogéochimiques

O2, O3
Echauffement Effet de serre
H2O, CO2, O3, aérosols, nuages Hydrocarbures, NOx, CO2, SO2, CFC, N2O, particules …

Epuration Capacité oxydante
OH, O3

COV, DMS, SO2,N2O, particules, CH4

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Composition de l’atmosphère

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Fraction molaire - Rapport de mélange (mixing ratio)
Le rapport de mélange xi d’un gaz i est défini comme le rapport du nombre de moles du composé i par mole d’air. Le rapport de mélange est également appelé la fraction molaire de l’espèce i.

Xi =

Nombre de moles du composé i Nombre de moles d’air

(unité : mole/mole)

Lapression atmosphérique est suffisamment faible pour que la loi des gaz parfaits soit vérifiée (l’écart à l’idéalité n’excède pas 1%). Le volume occupé par un gaz parfait est proportionnel au nombre de molécules contenues dans ce volume. Le rapport de mélange représente donc également le volume occupé par le gaz i dans le volume d’air considéré :

Xi



Volume occupé par le composé i Volumed’air

(unité : volume/volume)

Avantage de l’unité adimensionnelle : donne directement l’abondance relative des espèces conservative lorsque la parcelle d’air change de T et P (par exemple lors de l’élévation d’une parcelle d’air) Système d’unité pour l’expression des rapports de mélange : 1% 1 ppm 1 ppb 1 ppt → une partie pour 100 → une partie pour 106 → une partie pour 109 → une partie pour1012 (10-2) (10-6) (10-9) (10-12)

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Rapport de mélange pour de l’air sec
Gaz Azote (N2) Oxygène (O2) Argon (Ar) Dioxyde de carbone (CO2) Neon (Ne) Ozone (O3) Helium (He) Méthane (CH4) Krypton (Kr) Hydrogène (H2) Protoxyde d’azote (N2O) Fraction molaire 78 % 21 % 0.93 % 370 ppm 18 ppm 0.01 – 10 ppm 5.2 ppm 1.7 ppm 1.1 ppm 500 ppb 310 ppb

La vapeur d’eau présente une forte variabilitédans le temps et l’espace. Le rapport de mélange est de l’ordre de 4% en zone océanique tropicale et de 0.1 ppm au pole sud
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La densité en nombre – la concentration moléculaire
La densité en nombre Ci d’un gaz i est définie comme le nombre de molécules i par unité de volume d’air. La densité en nombre est généralement exprimée en molecule.cm-3. Elle s’apparente donc à la concentration ducomposé i, la quantité de matière étant exprimée en molécule (et les volumes en cm3).

Ci =

Nombre de molécules du composé i Volume d’air

(unité : molécules/cm3)

La concentration moléculaire et le rapport de mélange sont liés par la relation : X i = Ci La concentration moléculaire dépend de P et T. D’après la loi des gaz parfaits : P: pression de l’air PV=nairRT T: température R: constantedes G.P (8.32 J.K-1.mol-1) nair: nbre de moles d’air La concentration moléculaire de l’air est donc donnée par :

Cair

Cair =

N air N Anair N A P = = V V RT

NA : nombre d’Avogadro (6,02.1023 molecules.mole-1)

Soit, pour un gaz i :

Ci = X iCair =

N AP Xi RT

La concentration moléculaire n’est pas conservée lorsque P et/ou T varient !

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La concentration moléculaire estune grandeur clé pour évaluer la vitesse des réactions chimiques. Soit par exemple la réaction :

NO + O3 → NO2 + O2
La consommation de NO par cette réaction est fonction de la fréquence des collisions entre les molécules de NO et O3 et de la probabilité que la collision conduise à la formation des produits. La fréquence des collisions est proportionnelle au produit CO3CNO. L’expression de la...
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