Стандартные условия по температуре и давлению - Standard conditions for temperature and pressure
Стандартные температура и давление ( STP ) - это стандартные наборы условий для экспериментальных измерений, которые должны быть установлены, чтобы позволить проводить сравнения между различными наборами данных. Наиболее часто используемые стандарты - это стандарты Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC) и Национального института стандартов и технологий (NIST), хотя они не являются общепринятыми стандартами. Другие организации установили множество альтернативных определений для своих стандартных референсных условий.
В химии ИЮПАК изменил определение стандартной температуры и давления в 1982 году:
- До 1982 года стандарт STP определялся как температура 273,15 К (0 ° C, 32 ° F) и абсолютное давление ровно 1 атм (101,325 кПа ).
- С 1982 года стандарт STP определяется как температура 273,15 K (0 ° C, 32 ° F) и абсолютное давление точно 10 5 Па (100 кПа, 1 бар ).
STP не следует путать со стандартным состоянием, обычно используемым при термодинамических оценках энергии Гиббса реакции.
NIST использует температуру 20 ° C (293,15 K, 68 ° F) и абсолютное давление 1 атм (14,696 фунтов на квадратный дюйм, 101,325 кПа). Этот стандарт также называется нормальной температурой и давлением (сокращенно NTP ). Однако стандартная температура и давление, используемые NIST для термодинамических экспериментов, составляют 298,15 К (25 ° C , 77 ° F ) и 1 бар (14,5038 фунтов на квадратный дюйм , 100 кПа) . NIST также использует «15 ° C (60 ° F)» для температурной компенсации очищенных нефтепродуктов, несмотря на то, что отмечает, что эти два значения не совсем согласуются друг с другом.
Международные стандартные метрические условия для природного газа и аналогичных жидкостей: 288,15 К (15,00 ° C; 59,00 ° F) и 101,325 кПа.
В промышленности и торговле стандартные условия для температуры и давления часто необходимы для определения стандартных эталонных условий для выражения объемов газов и жидкостей и связанных с ними величин, таких как объемный расход (объемы газов значительно зависят от температуры и давления) : стандартные кубические метры в секунду (Sm 3 / s) и нормальные кубические метры в секунду (Nm 3 / s).
Однако во многих технических публикациях (книги, журналы, реклама оборудования и машин) просто указываются «стандартные условия» без их уточнения; часто заменяют термин более старым « нормальными условиями » или «NC». В особых случаях это может привести к путанице и ошибкам. Хорошая практика всегда включает эталонные условия температуры и давления. Если не указано иное, предполагаются некоторые условия окружающей среды в помещении: давление около 1 атм, температура 293 К (20 ° C) и влажность 0%.
Определения
Прошлое использование
До 1918 года многие профессионалы и ученые, использующие метрическую систему единиц, определили стандартные эталонные условия температуры и давления для выражения объемов газа как 15 ° C (288,15 K; 59,00 ° F) и 101,325 кПа (1,00 атм ; 760 торр ). В те же годы наиболее часто используемые стандартные эталонные условия для людей, использующих имперскую систему или обычную систему США, составляли 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 K) и 14,696 фунтов на квадратный дюйм (1 атм), потому что они почти повсеместно использовались для нефти и газовая промышленность по всему миру. Приведенные выше определения больше не используются чаще всего в любой системе единиц.
Текущее использование
В настоящее время организации по всему миру используют множество различных определений стандартных эталонных условий. В таблице ниже перечислены некоторые из них, но их больше. Некоторые из этих организаций в прошлом использовали другие стандарты. Например, с 1982 года IUPAC определил стандартные стандартные условия как 0 ° C и 100 кПа (1 бар), в отличие от своего старого стандарта 0 ° C и 101,325 кПа (1 атм). Новое значение - это среднее атмосферное давление на высоте около 112 метров, что ближе к среднемировой высоте человеческого жилья (194 метра).
Газовые компании в Европе, Австралии и Южной Америке приняли 15 ° C (59 ° F) и 101,325 кПа (14,696 фунт / кв. Дюйм) в качестве стандартных эталонных условий для объема газа, которые используются в качестве базовых значений для определения стандартного кубического метра . Кроме того, Международная организация по стандартизации (ISO), Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Национальный институт стандартов и технологий (NIST) имеют более одного определения стандартных исходных условий в своих различных стандартах и правилах.
Температура | Давление |
Относительная влажность (%) |
Публикация или учреждение юридического лица | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
° C | ° F | кПа | мм рт. ст. | psi | дюйм рт. ст. | ||
0 | 32 | 100 000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | IUPAC (STP) с 1982 г. | |
0 | 32 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | NIST , ISO 10780, ранее IUPAC (STP) до 1982 г. | |
15 | 59 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 0 | ИКАО «s ISA , ISO 13443, EEA , EGIA (SI Definition) |
20 | 68 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | EPA , NIST . Это также называется NTP (нормальная температура и давление). | |
22 | 71,6 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 20–80 | Американская ассоциация физиков в медицине |
25 | 77 | 100 000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | ИЮПАК (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 | ГОСТ 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 (определение имперской системы) | |
15,56 | 60 | 101,35 | 760,21 | 14,7 | 29,93 | ТОЧКА США (SCF) | |
15 | 59 | 99,99 | 750,0 | 14,503 | 29,53 | 78 | Стандартное метро армии США |
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 , плотность воздуха = 0,075 фунт / фут 3 . Этот стандарт AMCA применяется только к воздуху; Ассоциация сжатого газа [CGA] касается использования промышленного газа в США. |
15 | 59 | 101,3 | 760 | 14,70 | 29,92 | Федеральное управление гражданской авиации (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 |
Сокращения:
- EGIA: Закон об инспекции электроэнергии и газа (Канады)
- SATP: стандартные температура и давление окружающей среды
- SCF: стандартный кубический фут
Международная стандартная атмосфера
В аэронавтике и гидродинамике « Международная стандартная атмосфера » (ISA) - это спецификация давления, температуры, плотности и скорости звука на каждой высоте. Международная стандартная атмосфера представляет собой атмосферные условия в средних широтах. В США эта информация указана в стандартной атмосфере США, которая идентична «Международной стандартной атмосфере» на всех высотах до 65 000 футов над уровнем моря.
Стандартные лабораторные условия
Поскольку многие определения стандартной температуры и давления значительно отличаются по температуре от стандартных лабораторных температур (например, 0 ° C против ~ 25 ° C), часто делается ссылка на «стандартные лабораторные условия» (термин, специально выбранный для отличия от термина «стандартные условия температуры и давления», несмотря на его смысловую близость при буквальном толковании). Однако то, что является «стандартной» лабораторной температурой и давлением, неизбежно связано с географией, учитывая, что разные части мира различаются климатом, высотой и степенью использования тепла / охлаждения на рабочем месте. Например, в школах Нового Южного Уэльса , Австралия, для стандартных лабораторных условий используется температура 25 ° C при 100 кПа. ASTM International опубликовала Стандарт ASTM E41 - Терминология, относящаяся к кондиционированию, и сотни специальных условий для конкретных материалов и методов испытаний . Другие организации по стандартизации также имеют специальные стандартные условия испытаний.
Молярный объем газа
При указании молярного объема газа одинаково важно указать применимые эталонные условия температуры и давления, как и при выражении объема газа или объемной скорости потока. Указание молярного объема газа без указания стандартных условий температуры и давления имеет очень мало смысла и может вызвать путаницу.
Молярный объем газов вокруг STP и при атмосферном давлении может быть рассчитан с точностью, которая обычно достаточна при использовании закона идеального газа . Молярный объем любого идеального газа можно рассчитать при различных стандартных условиях, как показано ниже:
- V m = 8,3145 × 273,15 / 101,325 = 22,414 дм 3 / моль при 0 ° C и 101,325 кПа
- V m = 8,3145 × 273,15 / 100,000 = 22,711 дм 3 / моль при 0 ° C и 100 кПа
- V m = 8,3145 × 298,15 / 101,325 = 24,466 дм 3 / моль при 25 ° C и 101,325 кПа
- V m = 8,3145 × 298,15 / 100,000 = 24,790 дм 3 / моль при 25 ° C и 100 кПа
- V m = 10,7316 × 519,67 / 14,696 = 379,48 фут 3 / фунт-моль при 60 ° F и 14,696 фунт / кв. Дюйм (или около 0,8366 фут 3 / грамм-моль)
- V m = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 фут 3 / фунт-моль при 60 ° F и 14,73 фунт / кв. Дюйм
Техническая литература может сбивать с толку, потому что многие авторы не могут объяснить, используют ли они постоянную идеального газа R или удельную газовую постоянную R s . Связь между двумя константами: R s = R / m , где m - молекулярная масса газа.
В стандартной атмосфере США (USSA ) в качестве значения R используется 8,31432 м 3 · Па / (моль · К) . Однако USSA, 1976 признает, что это значение не согласуется со значениями постоянной Авогадро и постоянной Больцмана.
Смотрите также
- Экологическая камера
- ISO 1 - стандартная эталонная температура для геометрических характеристик продукта
- Эталонная атмосферная модель
- Комнатная температура
- Стандартный уровень моря
- Стандартное состояние
Пояснительные примечания
использованная литература
внешние ссылки
- «Стандартные условия для газов» из Золотой книги ИЮПАК .
- «Стандартное давление» из Золотой книги ИЮПАК .
- «СТП» из Золотой книги ИЮПАК .
- «Стандартное состояние» из Золотой книги ИЮПАК .