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 г .: [1] [2]
- 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 ровно 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 ). Эти заявленные значения STP, используемые NIST , не проверены и требуют источника. Однако значения цитируются в современной термодинамике статистической механики с Карлом С. Helrich и путеводителем по NIST химии Webbook Питера Дж [ расплывчатый ] Linstrom предполагают , общий STP в использовании по NIST для термодинамических экспериментов 298,15 К (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 составляют 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 скорость объемного потока (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 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
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). [7]
Газовые компании в Европе, Австралии и Южной Америке приняли 15 ° C (59 ° F) и 101,325 кПа (14,696 фунтов на кв. Дюйм) в качестве стандартных эталонных условий для объема газа, которые используются в качестве базовых значений для определения стандартного кубического метра . [8] [9] [10] 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.
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 | ИЮПАК (STP) с 1982 г. [1] | |
0 | 32 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | NIST , [11] ISO 10780, [12] ранее IUPAC (STP) до 1982 года [1] | |
15 | 59 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 0 [5] [13] | ИКАО «S ISA , [13] ISO 13443, [5] ЕЕА , [14] EGIA (СИ Определение) [15] |
20 | 68 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | EPA , [16] NIST . [17] Это также называется NTP (нормальная температура и давление). [18] | |
22 | 71,6 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 20–80 | Американская ассоциация физиков в медицине [19] |
25 | 77 | 100 000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | ИЮПАК (SATP) | |
25 | 77 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | EPA [20] | |
20 | 68 | 100 000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | 0 | CAGI [21] |
15 | 59 | 100 000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | SPE [22] | |
20 | 68 | 101,3 | 760 | 14,69 | 29,9 | 50 | ISO 5011 [23] |
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, [22] US OSHA , [24] SCAQMD [25] | |
15,56 | 60 | 101,6 | 762 | 14,73 | 30,0 | EGIA (определение имперской системы) [15] | |
15,56 | 60 | 101,35 | 760,21 | 14,7 | 29,93 | ТОЧКА США (SCF) [26] | |
15 | 59 | 99,99 | 750,0 | 14,503 | 29,53 | 78 | Стандартное метро армии США [27] [a] |
15 | 59 | 101,33 | 760,0 | 14,696 | 29,92 | 60 | ISO 2314, [28] ISO 3977-2 [29] |
21.11 | 70 | 101,3 | 760 | 14,70 | 29,92 | 0 | AMCA , [30] [b] плотность воздуха = 0,075 фунт / фут 3 . Этот стандарт AMCA применяется только к эфиру; Ассоциация сжатого газа [CGA] распространяется на использование промышленного газа в США [31] |
15 | 59 | 101,3 | 760 | 14,70 | 29,92 | Федеральное управление гражданской авиации (FAA) [32] | |
20 | 68 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 0 | EN 14511-1: 2013 [33] |
15 | 59 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 0 | ISO 2533: 1975 [34] ISO 13443: 2005, [35] ISO 7504: 2015 [36] |
0 | 32 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 0 | DIN 1343: 1990 [37] |
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. [ необходима цитата ]
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 по климату, высоте над уровнем моря и степени использования тепла / охлаждения на рабочем месте. Например, в школах Нового Южного Уэльса , Австралия, для стандартных лабораторных условий используется температура 25 ° C при 100 кПа. [38] Компания 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 [39] 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, поскольку 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. [40]
Смотрите также
- Экологическая камера
- ISO 1 - стандартная эталонная температура для геометрических характеристик продукта
- Стандартное состояние
- Стандартный уровень моря
- Эталонная атмосферная модель
- Комнатная температура
Заметки
- ^ 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.
- ^ 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).
Рекомендации
- ^ 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.
- ^ а б 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.
- ^ Хелрих, Карл С. (14 ноября 2008 г.). Современная термодинамика со статистической механикой . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-85418-0.
- ^ «Путеводитель по электронной книге NIST по химии» . webbook.nist.gov . Проверено 6 октября 2020 .
- ^ а б в Природный газ - стандартные стандартные условия (ISO 13443) . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996 г.
- ^ Дуарон, Тед (январь – февраль 2007 г.). «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 .
- ^ Коэн, Джоэл Э .; Смолл, Кристофер (24 ноября 1998 г.). «Гипсографическая демография: распределение населения по высоте» . Труды Национальной академии наук . 95 (24): 14009–14014. DOI : 10.1073 / pnas.95.24.14009 . PMC 24316 . PMID 9826643 .
- ^ 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.
- ^ Северный поток (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).
- ^ 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.
- ^ НИСТ (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).
- ^ ISO (1994). «ISO 10780: 1994: Выбросы из стационарных источников. Измерение скорости и объемного расхода газовых потоков в каналах» .
- ^ а б 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 )
- ^ Добыча, первая обработка и загрузка жидкого и газообразного ископаемого топлива (Руководство по инвентаризации выбросов B521, мероприятия 050201 - 050303) (PDF) . Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде. Сентябрь 1999 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ 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 .
- ^ "Стандарты производительности для новых источников", 40 CFR-защиты окружающей среды, глава I, часть 60, раздел 60.2, 1990 Новых стандартов Source Performance [ мертвая ссылка ] .
- ^ 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.
- ^ "В чем разница между STP и NTP?" . Сократик . Архивировано из оригинала на 2015-11-27 . Проверено 28 августа 2018 .
- ^ 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 .
- ^ «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 ] .
- ^ «Глоссарий» . Кливленд, Огайо, США: Институт сжатого воздуха и газа. 2002. Архивировано из оригинала на 2007-09-02.
- ^ а б «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.
- ^ Фильтры воздухозаборника (ISO 5011: 2002) . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2002 г.
- ^ «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 .
- ^ «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 ]
- ^ «49 CFR § 171» . Проверено 22 мая 2018 .
- ^ 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 .
- ^ Газовые турбины - Приемочные испытания (ISO 2314: 1989) (2-е изд.). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1989 г.
- ^ Газовые турбины - Закупки - Часть 2: Стандартные исходные условия и рейтинги (ISO 3977-2: 1997) . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1997 г.
- ^ 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.
- ^ Ассоциация Компримированный газ (2012-12-06). Справочник по сжатому газу . ISBN 9781461306733. Проверено 22 ноя 2017 .
- ^ «Глава 3, Принципы полета» (PDF) . Справочник пилота по аэронавигационным знаниям . Федеральная авиационная администрация.[ мертвая ссылка ]
- ^ Кондиционеры, блоки охлаждения жидкости и тепловые насосы с компрессорами с электрическим приводом для обогрева и охлаждения помещений . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ: BSI EN. 2013.
- ^ Стандартная атмосфера . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1975 г.
- ^ Природный газ - стандартные стандартные условия . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996 г.
- ^ Газовый анализ - Словарь . Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2015 г.
- ^ Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe und Werte . Германия: Deutsches Institut für Normung. 1990 г.
- ^ Питер Гриббон (2001). Карманная книга по химии Excel HSC, 11–12 лет . Паскаль Пресс. ISBN 978-1-74020-303-6.
- ^ «Основные физические свойства: молярные объемы (значения CODATA для идеальных газов)» . NIST .
- ^ Стандартная атмосфера США , 1976, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1976.
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 .