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:
- Do roku 1982 byla STP definována jako teplota 273,15 K (0 ° C, 32 ° F) a absolutní tlak přesně 1 atm (101,325 kPa ).
- Od roku 1982, STP je definován jako teplota z 273,15 K (0 ° C, 32 ° F) a absolutním tlaku o velikosti přesně 10 5 Pa (100 kPa, 1 bar ).
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.
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
- Environmentální komora
- ISO 1 - standardní referenční teplota pro geometrické specifikace produktu
- Referenční atmosférický model
- Pokojová teplota
- Standardní hladina moře
- Standardní stav
Vysvětlivky
Reference
externí odkazy
- „Standardní podmínky pro plyny“ ze zlaté knihy IUPAC .
- „Standardní tlak“ ze zlaté knihy IUPAC .
- „STP“ ze zlaté knihy IUPAC .
- „Standardní stav“ ze zlaté knihy IUPAC .