Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать со Стандартными условиями на уровне моря или Стандартным состоянием .

Стандартные температура и давление - это стандартные наборы условий для экспериментальных измерений, которые необходимо установить, чтобы можно было 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 IUPAC изменил определение стандартной температуры и давления ( STP ) в 1982 г .: [1] [2]

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 ). Обратите внимание, что эти заявленные значения STP, используемые NIST , не были проверены и требуют источника. Однако значения, указанные в « Современной термодинамике со статистической механикой » Карла С. Хелриха и в «Руководстве по электронной книге NIST Chemistry WebBook » Питера Дж. Линстрома, предполагают, что общий STP, используемый NIST для термодинамических экспериментов, составляет 298,15 K (25 ° C , 77 ° F).) и 1 бар (14,5038 фунтов на кв. дюйм , 100 кПа) . [3] [4]

Международные стандартные метрические условия для природного газа и аналогичных жидкостей: 288,15 К (15,00 ° C; 59,00 ° F) и 101,325 кПа. [5]

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 ( см 3 / с ) и нормальные кубические метры в секунду ( нм 3 / с ).

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 близкое к 1 атм, температура 293 К (20 ° C) и влажность 0%.

Определения [ править ]

Прошлое использование [ править ]

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 течение тех же лет, наиболее часто используемые стандартные исходные условия для людей , использующих имперские или США обычных систем составляла 60 ° F (15,56 ° С; 288,71 К) и 14,696  фунтов на квадратный дюйм (1 атм) , так как она была почти повсеместно используются масла и газовая промышленность по всему миру. Приведенные выше определения больше не используются чаще всего в любой системе единиц. [6]

Текущее использование [ править ]

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 ИЮПАК определяет 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). [2] Новое значение представляет собой среднее атмосферное давление на высоте около 112 метров, что ближе к среднемировой высоте человеческого жилья (194 метра). [ необходима цитата ]

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 . [7] [8] [9] 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 их различные стандарты и правила.

Стандартные стандартные условия при текущем использовании
ТемператураДавлениеОтносительная влажность
(%)		Публикация или учреждение юридического лица
° C° FкПамм рт. ст.psiдюйм рт. ст.
032100 000750,0614,503829,530 ИЮПАК (STP) с 1982 г. [1]
032101,325760,0014,695929,921 NIST , [10] ISO 10780, [11] ранее IUPAC (STP) до 1982 года [1]
1559101,325760,0014,695929,9210 [5] [12]ИКАО «S ISA , [12] ISO 13443, [5] ЕЕА , [13] EGIA (СИ Определение) [14]
2068101,325760,0014,695929,921 EPA , [15] NIST . [16] Это также называется NTP (нормальная температура и давление). [17]
2272101,325760,0014,695929,92120–80Американская ассоциация физиков в медицине [18]
2577100 000750,0614,503829,530 ИЮПАК (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]
2068101,33760,014,69629,920ГОСТ 2939-63
1660101,33760,014,69629,92 SPE, [21] US OSHA , [23] SCAQMD [24]
1660101,676214,7330,0 EGIA (определение имперской системы) [14]
1660101,35760,2114,729,93 ТОЧКА США (SCF) [25]
155999,99750,014,50329,5378Стандартное метро армии США [26] [a]
1559101,33760,014,69629,9260ISO 2314, [27] ISO 3977-2 [28]
21 год70101,376014,7029,920AMCA , [29] [b] плотность воздуха = 0,075 фунт / фут 3 . Этот стандарт AMCA распространяется только на эфир;
Ассоциация сжатого газа [CGA] распространяется на использование промышленного газа в США [30]
1559101,376014,7029,92 Федеральное управление гражданской авиации (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]

Примечание. Эта таблица требует тщательной проверки. Например, в документе Американской ассоциации физиков в медицине указана температура 22 ° C. Он не цитирует эквивалента по Фаренгейту. Правильный эквивалент по Фаренгейту - 71,6 ° F, а не 72 ° F, как указано в таблице. Примечание: скрытая функция может отображать десятичные разряды при правильном использовании. При отсутствии данных о десятичных разрядах по умолчанию используется «точность, сопоставимая с точностью входного значения».

Сокращения:

  • EGIA: Закон об инспекции электроэнергии и газа (Канады)
  • SATP: стандартные температура и давление окружающей среды
  • SCF: стандартный кубический фут

Международная стандартная атмосфера [ править ]

В аэронавтике и гидродинамике « Международная стандартная атмосфера » (ISA) представляет собой спецификацию 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. [ необходима цитата ]

Стандартные лабораторные условия [ править ]

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, в стандартных лабораторных условиях используется температура 25 ° C при 100 кПа. [37]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 [ править ]

При указании молярного объема газа [38] не менее 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.

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. [39]

См. Также [ править ]

  • Экологическая камера
  • ISO 1  - стандартная эталонная температура для геометрических характеристик продукта
  • Стандартное состояние
  • Стандартный уровень моря
  • Эталонная атмосферная модель
  • Комнатная температура

Заметки [ править ]

  1. ^ Давление указано как 750 мм рт . Однако мм рт. Ст. Зависит от температуры, поскольку ртуть расширяется при повышении температуры. Здесь приведены значения для диапазона 0–20 ° C.
  2. ^ Стандарт составляет 29,92 дюйма ртутного столба при неопределенной температуре. Скорее всего, это соответствует стандартному давлению 101,325 кПа, преобразованному в ~ 29,921 дюймов ртутного столба при 32 ° F (0 ° C).

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c А. Д. Макнот и А. Уилкинсон (1997). Нич, Милослав; Йират, Иржи; Кошата, Бедржих; Дженкинс, Обри; Макнот, Алан (ред.). ИЮПАК. Сборник химической терминологии (PDF) (2-е изд.). Оксфорд: Научные публикации Блэквелла. п. 54. doi : 10.1351 / goldbook . ISBN 0-632-03583-8. Стандартные условия для газов: ... и давление 10 5  Па. Предыдущее стандартное абсолютное давление 1 атм (эквивалентное 101,325 кПа) было изменено на 100  кПа в 1982 году. ИЮПАК рекомендует прекратить использование прежнего давления.
  2. ^ a b А. Д. Макнот и А. Уилкинсон (1997). «стандартное давление» . ИЮПАК. Сборник химической терминологии (2-е изд.). Оксфорд: Научные публикации Блэквелла. DOI : 10.1351 / goldbook.S05921 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
  3. ^ Хелрих, Карл С. (2008-11-14). Современная термодинамика со статистической механикой . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-85418-0.
  4. ^ "Руководство к Интернет-книге по химии NIST" . webbook.nist.gov . Проверено 6 октября 2020 .
  5. ^ a b c Природный газ. Стандартные исходные условия (ISO 13443) . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996 г.
  6. ^ Doiron, Ted (январь-февраль 2007). «20 ° C - Краткая история стандартной эталонной температуры для промышленных измерений размеров» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 112 (1): 1–23. DOI : 10,6028 / jres.112.001 . PMC 4654601 . PMID 27110451 .  
  7. ^ Gassco . «Концепции - Стандартный кубический метр (scm)» . Архивировано из оригинального 18 октября 2007 года . Проверено 25 июля 2008 . Scm: обычное сокращение для стандартного кубического метра - кубический метр газа при стандартных условиях, определяемых как атмосферное давление 1,01325  бар и температура 15 ° C. Эта единица измерения объема газа.
  8. ↑ Nord Stream (октябрь 2007 г.). «Статус маршрута газопровода Nord Stream в Балтийском море» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 16 февраля 2008 года . Проверено 25 июля 2008 . bcm: Миллиард кубических метров (стандартный кубический метр - кубический метр газа при стандартных условиях, определяемых как атмосферное давление 1 атм и температура 15 ° C).
  9. ^ Метрогаз (июнь 2004 г.). «Договор купли-продажи природного газа» . Проверено 25 июля 2008 . Природный газ в стандартных условиях означает количество природного газа, которое при температуре пятнадцати (15) градусов Цельсия и давлении 101,325 килопаскалей занимает объем одного (1) кубического метра.
  10. Перейти ↑ NIST (1989). «Стандартная справочная база данных NIST 124 - Таблицы тормозной способности и диапазонов для электронов, протонов и ионов гелия» . Архивировано из оригинала 6 октября 2010 года . Проверено 25 июля 2008 . Если вы хотите, чтобы программа обрабатывала материал как идеальный газ, плотность будет определяться как M / V , где M - это молекулярная масса газа в граммах, а V - мольный объем 22414 см 3 при стандартных условиях (0 градус Цельсия и 1 атм).
  11. ^ ISO (1994). «ISO 10780: 1994: Выбросы из стационарных источников. Измерение скорости и объемного расхода газовых потоков в каналах» .
  12. ^ a b Роберт К. Уист (редактор) (1975). Справочник по физике и химии (56-е изд.). CRC Press. стр. F201 – F206. ISBN 978-0-87819-455-1.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  13. ^ Добыча, первая обработка и загрузка жидких и газообразных ископаемых видов топлива (Руководство по инвентаризации выбросов B521, мероприятия 050201 - 050303) (PDF) . Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде. Сентябрь 1999 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ a b «Закон об инспекции электроэнергии и газа», SOR / 86-131 (определяет набор стандартных условий для имперских единиц и другой набор для метрических единиц)   Законы Канады .
  15. ^ "Стандарты производительности для новых источников", 40 CFR-защиты окружающей среды, глава I, часть 60, раздел 60.2, 1990   Новых стандартов Source Performance [ мертвая ссылка ] .
  16. ^ Райт, JD; Johnson, AN; Moldover, MR (2003). «Расчет и неопределенность для стандарта расхода газа PVTt» (PDF) . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 108 (1): 21–47. DOI : 10,6028 / jres.108.004 . PMC 4844527 . PMID 27413592 . Архивировано из оригинального (PDF) 21 июля 2004 года.   
  17. ^ "В чем разница между STP и NTP?" . Сократик . Архивировано из оригинала на 2015-11-27 . Проверено 28 августа 2018 .
  18. ^ Миндаль, Питер Р .; Биггс, Питер Дж .; Coursey, BM; Hanson, WF; Хук, М. Сайфул; Нат, Рэвиндер; Роджерс, DWO (1999). «Протокол TG-51 от AAPM для клинической эталонной дозиметрии высокоэнергетических фотонов и электронных пучков» . Медицинская физика . 26 (9): 1847–1870. Bibcode : 1999MedPh..26.1847A . DOI : 10.1118 / 1.598691 . PMID 10505874 . S2CID 12687636 .  
  19. ^ «Национальные первичные и вторичные стандарты качества окружающего воздуха», 40 CFR - Охрана окружающей среды, глава I, часть 50, раздел 50.3, Национальные стандарты атмосферного воздуха 1998 г.   [ неработающая ссылка ] .
  20. ^ «Глоссарий» . Кливленд, Огайо, США: Институт сжатого воздуха и газа. 2002. Архивировано из оригинала на 2007-09-02.
  21. ^ a b «Метрическая система единиц СИ и метрический стандарт SPE (1982)» (PDF) . Общество инженеров-нефтяников. Стандартная температура (стр. 24) и примечания к таблице 2.3 (на странице 25 из 42 страниц PDF) определяют два различных набора исходных условий: один для стандартного кубического фута, а другой - для стандартного кубического метра.
  22. ^ Фильтры воздухозаборника (ISO 5011: 2002) . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2002 г.
  23. ^ «Хранение и обращение с сжиженными нефтяными газами» и «Хранение и обращение с безводным аммиаком», 29 CFR - Труда, Глава XVII - Управление по охране труда и здоровья, Часть 1910, Раздел. 1910.110 и 1910.111, 1993   Хранение / обращение с СНГ .
  24. ^ «Правило 102, Определение условий (Стандартные условия)», с поправками, внесенными в декабре 2004 г., Округ управления качеством воздуха Южного побережья, Лос-Анджелес, Калифорния, США   Правило 102 SCAQMD [ неактивная ссылка ]
  25. ^ "49 CFR § 171" . Проверено 22 мая 2018 .
  26. ^ Сьерра Пули. «Глава 3 - Влияние высоты и атмосферных условий (раздел внешней баллистики)» . Руководство по перезарядке винтовки и пистолета (5-е изд.). Седалия, Миссури, США. Архивировано из оригинала на 2006-03-09 . Проверено 3 февраля 2006 .
  27. ^ Газовые турбины - Приемочные испытания (ISO 2314: 1989) (2-е изд.). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1989 г.
  28. ^ Газовые турбины - Закупки - Часть 2: Стандартные исходные условия и рейтинги (ISO 3977-2: 1997) . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1997 г.
  29. ^ Стандарт ANSI / AMCA 210, «Лабораторные методы тестирования вентиляторов для определения аэродинамических характеристик», как следует из http://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdf при доступе 17 октября 2007 г.
  30. ^ Ассоциация, Сжатый газ (2012-12-06). Справочник по сжатому газу . ISBN 9781461306733. Проверено 22 ноя 2017 .
  31. ^ «Глава 3, Принципы полета» (PDF) . Справочник пилота по аэронавигационным знаниям . Федеральная авиационная администрация. [ мертвая ссылка ]
  32. ^ Кондиционеры, агрегаты охлаждения жидкости и тепловые насосы с компрессорами с электрическим приводом для обогрева и охлаждения помещений . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ: BSI EN. 2013.
  33. ^ Стандартная атмосфера . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1975 г.
  34. ^ Природный газ - Стандартные стандартные условия . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996 г.
  35. ^ Газовый анализ - Словарь . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2015 г.
  36. ^ Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe und Werte . Германия: Deutsches Institut für Normung. 1990 г.
  37. ^ Питер Гриббон ​​(2001). Карманный справочник химии Excel HSC 11–12 лет . Паскаль Пресс. ISBN 978-1-74020-303-6.
  38. ^ «Основные физические свойства: молярные объемы (значения CODATA для идеальных газов)» . NIST .
  39. ^ Стандартная атмосфера США , 1976, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1976.

Внешние ссылки [ править ]

  • «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 .