attached are two assignments related to chemical engg

  p. 1 

CHEN E4600 Atmospheric Aerosols Final Exam           Spring 2017 

Open book, notes, literature.  NO COLLABORATION.                           Due 5 PM Thursday, May 11. 

___________________________________________________________________ 

Section 1.   

Circle one answer. If you choose “It depends,” provide an explanation in the space below the  question.  

 

1. All aerosols have a cooling effect on climate.             

True  False  It Depends 

     

2. Deliquescence RH  Efflorescence RH.              

True  False  It Depends 

     

3. Aerosol radiative forcing can be estimated using present‐day  observations alone. 

           

True  False  It Depends 

     

4. The most important aerosol component for ocean fertilization  is copper. 

         

True  False  It Depends 

     

5. The uptake of water by an aerosol particle is determined by a  balance between the Kelvin effect and the Bernoulli effect.  

     

True  False  It Depends 

     

  p. 2 

   

6. Water‐soluble particles cannot act as ice nuclei. 

           

True  False  It Depends 

     

7. Brown carbon is more strongly absorbing in the UV than black  carbon. 

           

True  False  It Depends 

     

8. Surface‐active organics may decrease the critical  supersaturation of an aerosol of a given dry diameter.   

           

True  False  It Depends 

     

9. Inorganic species may be present in aerosol at concentrations  higher than the bulk solubility limit.      

     

   

True  False  It Depends 

     

10. Cloud ice particles tend to be about the same size as cloud  droplets. 

        

True  False  It Depends 

     

   

  p. 3 

Section 2. 

Aerosol Thermodynamics 

Use E‐AIM (http://www.aim.env.uea.ac.uk/aim/aim.php) to analyze the thermodynamics of a  

(NH4)2SO4 particle.   

i. Calculate  the  aerosol  composition  and  activity  coefficients  at  85%  RH.  Use  the 

output  of  the  calculation  to  derive  equilibrium  coefficients  for  the  following 

reactions: 

 

NH4+ + H2O  NH3 + H3O+  SO4‐2 + H3O+  HSO4‐ + H2O   

ii. What is the aerosol pH? What is the calculated [NH4+]/[SO4‐2] ratio?   Explain why 

[NH4+]/[SO4‐2]  is  frequently  used  as  an  indication  of  aerosol  pH  in  field 

measurements.    

 

iii. By inspecting the model output you should be able to tell whether the Debye‐Huckel 

limiting law (ln 1.177| | / ) was used by the model to calculate the  ionic activity coefficients.  Was it?    

 

iv. Repeat the model calculation at 65% RH. Referring to Figure 10.4  in Seinfeld and 

Pandis, comment on the phase behavior assumed by E‐AIM.