Standardní podmínky pro teplotu a tlak - Standard conditions for temperature and pressure

Standardní teplota a tlak ( STP ) jsou standardní soubory podmínek pro experimentální měření, která mají být stanovena, aby bylo možné provést srovnání mezi různými soubory dat. Nejpoužívanějšími normami jsou standardy Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii (IUPAC) a Národního institutu pro standardy a technologie (NIST), ačkoli se nejedná o univerzálně uznávané standardy. Jiné organizace zavedly pro své standardní referenční podmínky řadu alternativních definic.

V chemii IUPAC změnil definici standardní teploty a tlaku v roce 1982:

STP by nemělo být zaměňováno se standardním stavem běžně používaným v termodynamických hodnoceních Gibbsovy energie reakce.

NIST používá teplotu 20 ° C (293,15 K, 68 ° F) a absolutní tlak 1 atm (14,696 psi, 101,325 kPa). Tento standard se také nazývá normální teplota a tlak (zkráceně NTP ). Běžná teplota a tlak používané NIST pro termodynamické experimenty jsou však 298,15 K (25 ° C , 77 ° F ) a 1 bar (14,5038 psi , 100 kPa) . NIST také používá "15 ° C (60 ° F)" pro teplotní kompenzaci rafinovaných ropných produktů, přestože poznamenává, že tyto dvě hodnoty nejsou navzájem přesně konzistentní.

Mezinárodní standardní metrické podmínky pro zemní plyn a podobné kapaliny jsou 288,15 K (15,00 ° C; 59,00 ° F) a 101,325 kPa.

V průmyslu a obchodu jsou často nutné standardní podmínky pro teplotu a tlak k definování standardních referenčních podmínek pro vyjádření objemů plynů a kapalin a souvisejících veličin, jako je rychlost objemového toku (objemy plynů se výrazně liší podle teploty a tlaku) : standardní krychlové metry za sekundu (Sm 3 /s) a normální krychlové metry za sekundu (Nm 3 /s).

Mnoho technických publikací (knihy, časopisy, reklamy na zařízení a stroje) však jednoduše uvádí „standardní podmínky“, aniž by je specifikovalo; často nahrazující výraz staršími „ normálními podmínkami “ nebo „NC“. Ve zvláštních případech to může vést k záměně a chybám. Dobrá praxe vždy zahrnuje referenční podmínky teploty a tlaku. Pokud není uvedeno, předpokládají se některé podmínky prostředí v blízkosti tlaku 1 atm, 293 K (20 ° C) a 0% vlhkosti.

Definice

Minulá použití

Před rokem 1918 mnoho profesionálů a vědců využívajících metrický systém jednotek definovalo standardní referenční podmínky teploty a tlaku pro vyjádření objemů plynu jako 15 ° C (288,15 K; 59,00 ° F) a 101,325  kPa (1,00  atm ; 760  Torr ). Během stejných let byly nejběžněji používanými standardními referenčními podmínkami pro lidi používající imperiální nebo americké obvyklé systémy 15,56 ° C; 288,71 K a 14,696  psi (1 atm), protože olej byl téměř univerzálně používán. plynárenství po celém světě. Výše uvedené definice již nejsou nejčastěji používány v žádném systému jednotek.

Aktuální využití

Organizace po celém světě v současné době používají mnoho různých definic standardních referenčních podmínek. Níže uvedená tabulka uvádí několik z nich, ale je jich více. Některé z těchto organizací používaly v minulosti jiné standardy. Například IUPAC od roku 1982 definuje standardní referenční podmínky jako 0 ° C a 100 kPa (1 bar), na rozdíl od svého starého standardu 0 ° C a 101,325 kPa (1 atm). Nová hodnota je průměrný atmosférický tlak ve výšce asi 112 metrů, což je blíže celosvětové střední výšce lidského obydlí (194 m).

Zemní plynové společnosti v Evropě, Austrálii a Jižní Americe přijaly 15 ° C (59 ° F) a 101,325 kPa (14,696 psi) jako své standardní referenční podmínky objemu plynu, používané jako základní hodnoty pro definování standardního kubického metru . Také Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO), Agentura pro ochranu životního prostředí Spojených států (EPA) a Národní institut pro standardy a technologie (NIST) mají ve svých různých normách a předpisech více než jednu definici standardních referenčních podmínek.

Standardní referenční podmínky při současném používání
Teplota Tlak Relativní
vlhkost

(%)
Vydavatelská nebo zakládající entita
° C ° F kPa mmHg psi inHg
0 32 100 000 750,06 14,5038 29,530   IUPAC (STP) od roku 1982
0 32 101,325 760,00 14,6959 29,921   NIST , ISO 10780, dříve IUPAC (STP) do roku 1982
15 59 101,325 760,00 14,6959 29,921 0 ICAO s ISA , ISO 13443, EEA , EGIA (SI rozlišení)
20 68 101,325 760,00 14,6959 29,921   EPA , NIST . Toto se také nazývá NTP, normální teplota a tlak.
22 71,6 101,325 760,00 14,6959 29,921 20–80 Americká asociace fyziků v medicíně
25 77 100 000 750,06 14,5038 29,530   IUPAC (SATP)
25 77 101,325 760,00 14,6959 29,921   EPA
20 68 100 000 750,06 14,5038 29,530 0 CAGI
15 59 100 000 750,06 14,5038 29,530   SPE
20 68 101,3 760 14,69 29.9 50 ISO 5011
20 68 101,33 760,0 14,696 29,92 0 GOST 2939-63
15.56 60 101,33 760,0 14,696 29,92   SPE, US OSHA , SCAQMD
15.56 60 101,6 762 14,73 30.0   EGIA (Imperial System Definition)
15.56 60 101,35 760,21 14.7 29,93   US DOT (SCF)
15 59 99,99 750,0 14,503 29,53 78 Americké armádní standardní metro
15 59 101,33 760,0 14,696 29,92 60 ISO 2314, ISO 3977-2
21.11 70 101,3 760 14,70 29,92 0 AMCA , hustota vzduchu = 0,075 lbm/ft 3 . Tato norma AMCA platí pouze pro vzduch;
Na průmyslové použití plynu v USA se vztahuje asociace pro stlačený plyn [CGA]
15 59 101,3 760 14,70 29,92   Federální letecká správa (FAA)
20 68 101,325 760,00 14,6959 29,921 0 EN 14511-1: 2013
15 59 101,325 760,00 14,6959 29,921 0 ISO 2533: 1975 ISO 13443: 2005, ISO 7504: 2015
0 32 101,325 760,00 14,6959 29,921 0 DIN 1343: 1990

Zkratky:

  • EGIA: Zákon o inspekci elektřiny a plynu (Kanady)
  • SATP: Standardní okolní teplota a tlak
  • SCF: Standardní krychlová noha

Mezinárodní standardní atmosféra

V aeronautice a dynamice tekutin je „ International Standard Atmosphere “ (ISA) specifikací tlaku, teploty, hustoty a rychlosti zvuku v každé výšce. Mezinárodní standardní atmosféra představuje atmosférické podmínky ve středních zeměpisných šířkách. V USA jsou tyto informace specifikovány podle americké standardní atmosféry, která je identická s „mezinárodní standardní atmosférou“ ve všech nadmořských výškách až do 65 000 stop nad hladinou moře.

Standardní laboratorní podmínky

Protože mnoho definic standardní teploty a tlaku se teplotami výrazně liší od standardních laboratorních teplot (např. 0 ° C vs. ~ 25 ° C), často se odkazuje na „standardní laboratorní podmínky“ (termín záměrně zvolený tak, aby se lišil od termínu „standardní podmínky pro teplotu a tlak“, a to navzdory své sémantické blízké identitě při doslovném výkladu). Co je však „standardní“ laboratorní teplota a tlak, je nevyhnutelně geograficky vázáno, vzhledem k tomu, že různé části světa se liší podnebím, nadmořskou výškou a mírou využití tepla/chlazení na pracovišti. Například školy v Novém Jižním Walesu v Austrálii používají při standardních laboratorních podmínkách 25 ° C při 100 kPa. Společnost ASTM International vydala standardní normu ASTM E41- Terminologie týkající se kondicionování a stovky speciálních podmínek pro konkrétní materiály a zkušební metody . Jiné normalizační organizace mají také specializované standardní zkušební podmínky.

Molární objem plynu

Je stejně důležité uvést příslušné referenční podmínky teploty a tlaku při uvádění molárního objemu plynu, stejně jako při vyjádření objemu plynu nebo objemového průtoku. Uvedení molárního objemu plynu bez uvedení referenčních podmínek teploty a tlaku má velmi malý význam a může způsobit zmatek.

Molární objem plynů kolem STP a za atmosférického tlaku lze vypočítat s přesností, která je obvykle dostačující pomocí zákona o ideálním plynu . Molární objem jakéhokoli ideálního plynu lze vypočítat za různých standardních referenčních podmínek, jak je uvedeno níže:

  • V m = 8,3145 × 273,15 / 101,325 = 22,414  dm 3 / mol při 0 ° C a 101,325 kPa
  • V m = 8,3145 × 273,15 / 100 000 = 22,711 dm 3 / mol při 0 ° C a 100 kPa
  • V m = 8,3145 × 298,15 / 101,325 = 24,466 dm 3 / mol při 25 ° C a 101,325 kPa
  • V m = 8,3145 × 298,15 / 100 000 = 24,790 dm 3 / mol při 25 ° C a 100 kPa
  • V m = 10,7316 × 519,67 /14,696 = 379,48 ft 3 /lbmol při 60 ° F a 14,696 psi (nebo asi 0,8366 ft 3 /gram mol)
  • V m = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 ft 3 / lbmol při 60 ° F a 14,73 psi

Technická literatura může být matoucí, protože mnoho autorů nedokáže vysvětlit, zda používají konstantu ideálního plynu R , nebo specifickou plynovou konstantu R s . Vztah mezi těmito dvěma konstantami je R s = R / m , kde m je molekulová hmotnost plynu.

Atmosféra US standard (USSA) používá 8,31432 m 3 · Pa / (mol · K) jako hodnota R . USSA, 1976 však uznává, že tato hodnota není v souladu s hodnotami Avogadrovy konstanty a Boltzmannovy konstanty.

Viz také

Vysvětlivky

Reference

externí odkazy