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

Nesmí být zaměňována s Standardní podmínky na úrovni hladiny moře nebo Standardní stav.

Standardní teplota a tlak jsou Standard soubory podmínek pro experimentální měření, které mají být vytvořeny, aby bylo možné provést srovnání mezi různými soubory dat. Nejpoužívanějšími standardy jsou normy Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii (IUPAC) a Národní institut pro standardy a technologie (NIST), i když to nejsou všeobecně přijímané standardy. Jiné organizace zavedly pro své standardní referenční podmínky řadu alternativních definic.

V chemii IUPAC změnil definici standardní teplota a tlak (STP) v roce 1982: [1][2]

STP by neměla být zaměňována s standardní stav běžně se používá při termodynamických hodnoceních Gibbsova 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 (ve zkratce NTP). Vezměte prosím na vědomí, že tyto uvedené hodnoty STP používá NIST nebyly ověřeny a vyžadují zdroj. Hodnoty uvedené v Moderní termodynamika se statistickou mechanikou Carl S. Helrich a Průvodce webovou knihou o chemii NIST Peter J. Linstrom naznačují společné STP používá NIST pro termodynamické experimenty je 298,15 K. (25°C, 77°F ) a 1 bar (14.5038 psi, 100 kPa).[3][4]

Mezinárodní standardní metrické podmínky pro zemní plyn a podobné kapaliny jsou 288,15 K (15,00 ° C; 59,00 ° F) a 101,325 kPa.[5]

v průmysl a komerce, často jsou nezbytné standardní podmínky pro teplotu a tlak k definování standardních referenčních podmínek pro vyjádření objemů plynů a kapalin a souvisejících množství, jako je rychlost objemový průtok (objemy plynů se významně liší podle teploty a tlaku): standardní kubické metry za sekundu (sm3/ s) a běžné kubické metry za sekundu (nm3/ s).

Mnoho technických publikací (knihy, časopisy, reklamy na zařízení a stroje) však jednoduše uvádí „standardní podmínky“, aniž by je specifikovaly; často termín nahrazuje starším “normální podmínky ", nebo" NC ". Ve zvláštních případech to může vést k záměně a chybám. Osvědčené postupy vždy zahrnují referenční podmínky teploty a tlaku. Pokud není uvedeno, předpokládají se některé podmínky prostředí místnosti, blízké tlaku 1 atm, 293 К ( 20 ° C) a 0% vlhkost.

Definice

Předchozí použití

Před rokem 1918 mnoho profesionálů a vědců používajících metrický systém jednotek definovalo standardní referenční podmínky teploty a tlaku pro vyjádření objemů plynu jako 15 ° C (288,15 K; 59,00 ° F) a 101,325kPa (1.00 bankomat; 760 Torr ). Během stejných let byly nejčastěji používány standardní referenční podmínky pro lidi používající císařský nebo USA obvyklé systémy byly 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 K) a 14,696psi (1 atm), protože to bylo téměř univerzálně používáno v ropném a plynárenském průmyslu po celém světě. Výše uvedené definice již nejsou nejčastěji používány v žádném systému jednotek.[6]

Aktuální použití

Organizace po celém světě v současné době používají mnoho různých definic standardních referenčních podmínek. V tabulce níže je uvedeno několik z nich, ale je jich více. Některé z těchto organizací v minulosti používaly jiné standardy. Například IUPAC definoval od roku 1982 standardní referenční podmínky jako 0 ° C a 100 kPa (1 bar), na rozdíl od starého standardu 0 ° C a 101,325 kPa (1 atm).[2] Nová hodnota je průměrný atmosférický tlak ve výšce asi 112 metrů, což je blíže celosvětové střední výšce lidského obydlí (194 m).[Citace je zapotřebí ]

Společnosti zabývající se zemním plynem 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, které se používají jako základní hodnoty pro definování standardní metr krychlový.[7][8][9] 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 použití
TeplotaTlakRelativní
vlhkost vzduchu
(%)		Publikování nebo založení entity
° C° FkPammHgpsiinHg
032100.000750.0614.503829.530 IUPAC (STP) od roku 1982[1]
032101.325760.0014.695929.921 NIST,[10] ISO 10780,[11] dříve IUPAC (STP) do roku 1982[1]
1559101.325760.0014.695929.9210[5][12]ICAO je JE,[12] ISO 13443,[5] EHP,[13] EGIA (definice SI)[14]
2068101.325760.0014.695929.921 EPA,[15] NIST.[16] Toto se také nazývá NTP, normální teplota a tlak.[17]
2272101.325760.0014.695929.92120–80Americká asociace fyziků v medicíně[18]
2577100.000750.0614.503829.530 IUPAC (SATP)
2577101.325760.0014.695929.921 EPA[19]
2068100.000750.0614.503829.5300CAGI[20]
1559100.000750.0614.503829.530 SPE[21]
2068101.376014.6929.950ISO 5011[22]
2068101.33760.014.69629.920GOST 2939-63
1660101.33760.014.69629.92 SPE,[21] NÁS. OSHA,[23] SCAQMD[24]
1660101.676214.7330.0 EGIA (definice imperiálního systému)[14]
1660101.35760.2114.729.93 USA DOT (SCF)[25]
155999.99750.014.50329.5378Standardní metro americké armády[26][A]
1559101.33760.014.69629.9260ISO 2314,[27] ISO 3977-2[28]
2170101.376014.7029.920AMCA,[29][b] hustota vzduchu = 0,075 lbm / ft3. Tato norma AMCA platí pouze pro vzduch;
Na použití průmyslového plynu v USA se vztahuje asociace stlačeného plynu [CGA][30]
1559101.376014.7029.92 Federální letecká správa (FAA)[31]
2068101.325760.0014.695929.9210EN 14511-1: 2013[32]
1559101.325760.0014.695929.9210ISO 2533: 1975[33] ISO 13443: 2005[34], ISO 7504: 2015[35]
032101.325760.0014.695929.9210DIN 1343: 1990[36]

Poznámka: Tato tabulka vyžaduje pečlivou kontrolu. Například článek Americké asociace fyziků v medicíně uvádí teplotu 22 ° C. Necituje ekvivalent Fahrenheita. Správný ekvivalent ve stupních Fahrenheita je 71,6 ° F, ne 72 ° F, jak je uvedeno v tabulce. Poznámka: funkce skrytí může při správném použití zobrazit desetinná místa. Bez údajů o desetinných místech má výchozí hodnotu „přesnost srovnatelná s přesností vstupní hodnoty“

Zkratky:

  • EGIA: Zákon o kontrole elektřiny a plynu (Kanada)
  • SATP: Standardní teplota a tlak okolí
  • SCF: Standardní kubická noha

Mezinárodní standardní atmosféra

v letectví a dynamika tekutin „Mezinárodní standardní atmosféra „(ISA) je specifikace tlaku, teploty, hustoty a rychlosti zvuku v každé nadmořské výšce. Mezinárodní standardní atmosféra představuje atmosférické podmínky ve středních zeměpisných šířkách. V USA jsou tyto informace specifikovány Americká standardní atmosféra který je totožný s „mezinárodní standardní atmosférou“ ve všech nadmořských výškách do 65 000 stop nad mořem.[Citace je zapotřebí ]

Standardní laboratorní podmínky

Protože mnoho definic standardní teploty a tlaku se výrazně liší v teplotě od standardních laboratorních teplot (např. 0 ° C vs. ~ 25 ° C), často se odkazuje na „standardní laboratorní podmínky“ (termín záměrně zvolený tak, aby se odlišoval od termínu „standardní podmínky pro teplotu a tlak“, navzdory své sémantické blízké identitě, pokud jsou interpretovány doslovně). Co je však „standard“ laboratoř teplota a tlak jsou nevyhnutelně vázány na geografii, vzhledem k tomu, že různé části světa se liší klimatem, nadmořskou výškou a stupněm použití tepla / chlazení na pracovišti. Například školy v Nový Jížní Wales, Austrálie použijte 25 ° C při 100 kPa pro standardní laboratorní podmínky.[37]ASTM International zveřejnil Standard ASTM E41 - Terminologie týkající se kondicionování a stovky zvláštních podmínek pro konkrétní materiály a zkušební metody. jiný normalizační organizace také mají specializované standardní testovací podmínky.

Molární objem plynu

Stejně důležité je uvést příslušné referenční podmínky teploty a tlaku při uvádění hodnoty molární objem plynu[38] jako je to 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 při atmosférickém tlaku lze vypočítat s přesností, která je obvykle dostatečná pomocí zákon o ideálním plynu. Molární objem jakéhokoli ideálního plynu lze vypočítat za různých standardních referenčních podmínek, jak je uvedeno níže:

  • PROTIm = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm3/ mol při 0 ° C a 101,325 kPa
  • PROTIm = 8,3 145 × 273,15 / 100 000 = 22 711 dm3/ mol při 0 ° C a 100 kPa
  • PROTIm = 8,3145 × 298,15 / 101,325 = 24,466 dm3/ mol při 25 ° C a 101,325 kPa
  • PROTIm = 8,3 145 × 298,15 / 100 000 = 24 790 dm3/ mol při 25 ° C a 100 kPa
  • PROTIm = 10,7316 × 519,67 / 14,696 = 379,48 stopy3/ lbmol při 60 ° F a 14,696 psi (nebo přibližně 0,8366 ft3/ gram mol)
  • PROTIm = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 ft3/ lbmol při 60 ° F a 14,73 psi

Technická literatura může být matoucí, protože mnoho autorů nedokáže vysvětlit, zda používají konstanta ideálního plynu Rnebo konstanta specifického plynu Rs. Vztah mezi těmito dvěma konstantami je Rs = R / m, kde m je molekulová hmotnost plynu.

The Americká standardní atmosféra (USSA) používá 8,31432 m3· Pa / (mol · K) jako hodnota R. USSA 1976 však uznává, že tato hodnota není v souladu s hodnotami Avogadrovy konstanty a Boltzmannovy konstanty.[39]

Viz také

Poznámky

  1. ^ Tlak je specifikován jako 750 mmHg. Nicméně mmHg je závislá na teplotě, protože rtuť expanduje s rostoucí teplotou. Zde jsou uvedeny hodnoty pro rozsah 0–20 ° C.
  2. ^ Norma je uvedena jako 29,92 inHg při neurčené teplotě. To s největší pravděpodobností odpovídá standardnímu tlaku 101 325 kPa převedenému na ~ 29 921 inHg při teplotě 32 ° F (0 ° C).

Reference

  1. ^ A b C A. D. McNaught a A. Wilkinson (1997). Nič, Miloslav; Jirát, Jiří; Košata, Bedřich; Jenkins, Aubrey; McNaught, Alan (eds.). IUPAC. Kompendium chemické terminologie (PDF) (2. vyd.). Oxford: Blackwell Scientific Publications. p. 54. doi:10,1351 / zlatá kniha. ISBN  0-632-03583-8. Standardní podmínky pro plyny: ... a tlak 105 pascaly. Předchozí standard absolutní tlak 1 atm (ekvivalent 101,325 kPa) byl změněn na 100kPa v roce 1982. IUPAC doporučuje, aby byl bývalý tlak zastaven.
  2. ^ A b A. D. McNaught a A. Wilkinson (1997). "standardní tlak". IUPAC. Kompendium chemické terminologie (2. vyd.). Oxford: Blackwell Scientific Publications. doi:10.1351 / goldbook.S05921. ISBN  978-0-9678550-9-7.
  3. ^ Helrich, Carl S. (2008-11-14). Moderní termodynamika se statistickou mechanikou. Springer Science & Business Media. ISBN  978-3-540-85418-0.
  4. ^ „Průvodce webovou knihou o chemii NIST“. webbook.nist.gov. Citováno 2020-10-06.
  5. ^ A b C Zemní plyn - Standardní referenční podmínky (ISO 13443). Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 1996.
  6. ^ Doiron, Ted (leden – únor 2007). „20 ° C - krátká historie standardní referenční teploty pro průmyslová rozměrová měření“. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 112 (1): 1–23. doi:10,6028 / jres.112.001. PMC  4654601. PMID  27110451.
  7. ^ Gassco. "Koncepty - standardní metr krychlový (scm)". Archivovány od originál dne 18. října 2007. Citováno 2008-07-25. Scm: Obvyklá zkratka pro standardní metr krychlový - metr krychlový plynu za standardních podmínek definovaných jako atmosférický tlak 1,01325bar a teplotě 15 ° C. Tato jednotka poskytuje měření objemu plynu.
  8. ^ Nord Stream (Říjen 2007). „Stav trasy plynovodu Nord Stream v Baltském moři“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 2008-02-16. Citováno 2008-07-25. bcm: Miliardový metr krychlový (standardní metr krychlový - metr krychlový plynu za standardních podmínek definovaných jako atmosférický tlak 1 atm a teplota 15 ° C.)
  9. ^ Metrogas (Červen 2004). „Smlouva o nákupu a prodeji zemního plynu“. Citováno 2008-07-25. Zemním plynem za standardních podmínek se rozumí množství zemního plynu, které při teplotě patnácti (15) stupňů Celsia a tlaku 101,325 kilopascalu zabírá objem jednoho (1) kubického metru.
  10. ^ NIST (1989). „Standardní referenční databáze NIST 124 - Tabulky zastavovací síly a dosahu pro elektrony, protony a heliové ionty“. Archivovány od originál 6. října 2010. Citováno 2008-07-25. Pokud chcete, aby program zacházel s materiálem jako s ideálním plynem, předpokládá se hustota daná vztahem M/PROTI, kde M je gram molekulová hmotnost plynu a PROTI je molární objem 22414 cm3 za standardních podmínek (0 ° C a 1 atm).
  11. ^ ISO (1994). „ISO 10780: 1994: Stacionární zdroje emisí - Měření rychlosti a objemového průtoku proudů plynu v potrubí“.
  12. ^ A b Robert C. Weast (editor) (1975). Příručka fyziky a chemie (56. vydání). CRC Press. str. F201 – F206. ISBN  978-0-87819-455-1.CS1 maint: další text: seznam autorů (odkaz)
  13. ^ Těžba, první zpracování a plnění kapalných a plynných fosilních paliv (Průvodce emisním inventářem B521, Činnosti 050201 - 050303) (PDF). Kodaň, Dánsko: Evropská agentura pro životní prostředí. Září 1999.[trvalý mrtvý odkaz ]
  14. ^ A b „Zákon o kontrole elektřiny a plynu“, SOR / 86-131 (definuje soubor standardních podmínek pro imperiální jednotky a jiný soubor pro metrické jednotky)Kanadské zákony.
  15. ^ „Standardy výkonnosti pro nové zdroje“, 40 CFR - Ochrana životního prostředí, kapitola I, část 60, oddíl 60.2, 1990Nové standardy výkonu zdroje[mrtvý odkaz ].
  16. ^ Wright, J. D .; Johnson, A. N .; Moldover, M. R. (2003). „Návrh a nejistota pro standard průtoku plynu PVTt“ (PDF). Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 108 (1): 21–47. doi:10,6028 / jres.108.004. PMC  4844527. PMID  27413592. Archivovány od originál (PDF) dne 21. 7. 2004.
  17. ^ „Jaký je rozdíl mezi STP a NTP?“. Sokratovské. Archivovány od originál dne 2015-11-27. Citováno 2018-08-28.
  18. ^ Almond, Peter R .; Biggs, Peter J .; Coursey, B. M .; Hanson, W. F .; Huq, M. Saiful; Nath, Ravinder; Rogers, D. W. O. (1999). „Protokol AAPM TG-51 pro klinickou referenční dozimetrii vysokoenergetických fotonových a elektronových paprsků“. Lékařská fyzika. 26 (9): 1847–1870. Bibcode:1999MedPh..26.1847A. doi:10.1118/1.598691. PMID  10505874. S2CID  12687636.
  19. ^ „Národní normy pro kvalitu primárního a sekundárního ovzduší“, 40 CFR - Ochrana životního prostředí, kapitola I, část 50, oddíl 50.3, 1998Národní normy pro okolní vzduch[mrtvý odkaz ].
  20. ^ "Glosář". Cleveland, OH, USA: Institut stlačeného vzduchu a plynu. 2002. Archivovány od originál dne 02.09.2007.
  21. ^ A b „SI metrický systém jednotek a metrický standard SPE (1982)“ (PDF). Společnost ropných inženýrů. Standardní teplota (strana 24) a poznámky k tabulce 2.3 (na stránce PDF 25 na 42 stránkách PDF) definují dvě různé sady referenčních podmínek, jednu pro standardní kubickou stopu a jednu pro standardní kubický metr.
  22. ^ Filtry sání vzduchu (ISO 5011: 2002). Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 2002.
  23. ^ „Skladování a manipulace se zkapalněnými ropnými plyny“ a „Skladování a manipulace s bezvodým amoniakem“, 29 CFR - Práce, Kapitola XVII - Správa bezpečnosti a ochrany zdraví při práci, část 1910, odst. 1910.110 a 1910.111, 1993Skladování / manipulace s LPG.
  24. ^ „Pravidlo 102, definice pojmů (standardní podmínky)“, pozměněno v prosinci 2004, South Coast Air Quality Management District, Los Angeles, Kalifornie, USAPravidlo SCAQMD 102[mrtvý odkaz ]
  25. ^ „49 C.F.R. § 171“. Citováno 22. května 2018.
  26. ^ Sierra Bullets. „Kapitola 3 - Účinky nadmořské výšky a atmosférických podmínek (sekce Vnější balistika)“. Ruční nabíjení pušek a ručních zbraní (5 ed.). Sedalia, MO, USA.
  27. ^ Plynové turbíny - přejímací zkoušky (ISO 2314: 1989) (2. vyd.). Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 1989.
  28. ^ Plynové turbíny - Nákup - Část 2: Standardní referenční podmínky a hodnocení (ISO 3977-2: 1997). Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 1997.
  29. ^ ANSI / AMCA Standard 210, „Laboratory Methods of Testing Fans for Aerodynamic Performance Rating“, jak vyplývá z http://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdf při přístupu 17. října 2007.
  30. ^ Association, Compressed Gas (2012-12-06). Příručka pro stlačený plyn. ISBN  9781461306733. Citováno 22. listopadu 2017.
  31. ^ „Kapitola 3, Zásady letu“ (PDF). Pilotní příručka leteckých znalostí. Federální letecká správa.[mrtvý odkaz ]
  32. ^ Klimatizační jednotky, chladicí jednotky kapalin a tepelná čerpadla s elektricky poháněnými kompresory pro vytápění a chlazení prostor. UK: BSI EN. 2013.
  33. ^ Standardní atmosféra. Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 1975.
  34. ^ Zemní plyn - standardní referenční podmínky. Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 1996.
  35. ^ Analýza plynů - slovník. Ženeva, Švýcarsko: Mezinárodní organizace pro normalizaci. 2015.
  36. ^ Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe und Werte. Německo: Deutsches Institut für Normung. 1990.
  37. ^ Peter Gribbon (2001). Kapesní kniha Excel HSC Chemistry Years 11–12. Pascal Press. ISBN  978-1-74020-303-6.
  38. ^ "Základní fyzikální vlastnosti: molární objemy (hodnoty CODATA pro ideální plyny)". NIST.
  39. ^ Americká standardní atmosféra 1976, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1976.

externí odkazy