A kémiában és a fizikai kémiában használjuk a hőmérséklet és a nyomás szabványos értékének fogalmát (angol eredetiben: STP, azaz Standard Temperature and Pressure), amely ahhoz szükséges, hogy lehetővé váljék az eltérő eredetű kísérleti eredmények összehasonlítása. A legnagyobb jelentőségű az International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) és a National Institute of Standards and Technology (NIST), habár nem mindegyik nevezhető általánosan elfogadott hivatkozási alapnak. Más intézetek eltérő referenciákat fogalmaztak meg. Aktuálisan az IUPAC szabványa a hőmérsékletre 0 °C (273,15 K, 32 °F), az abszolút nyomásra 100 000 Pa (14,504 psi, 0,986 atm), azaz: nem célszerű a továbbiakban alkalmazni a NIST viszont 20 °C (293,15 K, 68 °F) hőmérsékletet és 101 325 Pa (14,696 psi, 1 atm) nyomást használ. Az ISO 13443 nemzetközi szabványában földgázra és folyadékokra a 288,15 kelvin és 101 325 Pa referencia feltételt írja elő. Ipari és kereskedelmi áramlásmérés és fogyasztásmérés szükségessé teszi a referencia feltételek félreértésmentes megadását, habár sok könyv, folyóirat; gépek és berendezések reklámozásánál ezt figyelmen kívül hagyják. Javasolható a térfogatra vonatkozó referencia körülmények jelölése, valahogy így: V(273,15 K, 101 325 Pa)m³. A magyar szóhasználatban az ilyen mennyiségeket normálköbméternek nevezik.
Meghatározások A múltban A 2010 előtti hatvan évben a hivatalos és a tudományos méréseknél, – ha metrikus értékeket használtak, – általában a Celsius, illetve Fahrenheit értékekből, esetleg a technikai atmoszféra értékéből, illetve a torr mértékegységből konvertált számokat használtak 0 °C (273,15 K; 32,00 °F) és 101 325 Pa (1 atm, azaz 760 torr). Éppígy használatosak voltak a brit mértékegységrendszerből származó adatok (Amerikában United States Customary Units néven; Európában Imperial UnitsWeight and Measures Act, 1824 néven ismeretes): 60 °F (15,56 °C; 288,71 K) és 14,696 psi (1 atm).A psi mértékegységet az international avoirdupois pound tömegre ható súlyerőből definiálták, amely 0,453 592 37 kg, pontosan
Az SI bevezetése óta Ezt a fogalmat újra definiálták az SI-mértékegységrendszer bevezetése után; más mértékegységrendszerek esetén is.
A nemzetközi szervezetek különféle definíciókat használnak jelenleg is. Ezek egy része a lenti táblázatban megtalálható; korántsem mindegyik. Az IUPAC 1982-ben áttért a korábbi 0 °C és 101 325 Pa (1 atm) értékről a 0 °C és 100 000 Pa (1 bar) értékre.
További figyelemre méltó esetet mutat az olajipar. A régebben használt 60 °F és 14,696 psi értéket (főként Észak-Amerikában) 60 °F és 14,73 psi értékre változtatták.
Európában és Dél-Amerikában a földgáztermelő vállalatok a 15 °C (59 °F) and 101 325 Pa (14,696 psi) referenciaértéket használják. Itt a billion azt jelenti: milliárd Így hát az International Organization for Standardization (ISO)-nak, a United States Environmental Protection Agency (EPA)-nak és a National Institute of Standards and Technology (NIST)-nek többféle definíciót kell értelmeznie.
Az orosz állami szabvány (GOSzT 2939-63) a következő normál állapotot határozza meg: 20 °C (293,15 K), 760 mmHg (101 325 N/m²) és nulla relatív nedvességtartalom.
Az SATP (Standard Ambient Temperature and Pressure) értékek – többek között az Egyesült Államok Szabványügyi Intézete (National Bureau of Standards) – által kiadott termodinamikai vonatkozású dokumentumokban 100 000 Pa (1 bar) nyomásra, de különféle hőmérsékletekre vonatkoznak, mint normál állapotra; néhol eltérő relatív nedvességtartalom értékekre.
+ Jelenleg érvényes szabványos referencia feltételek Hőmérséklet Abszolút nyomás Relatív nedvességtartalom Intézmény, amelytől a meghatározás származik°CPa%0100 000 IUPAC (aktuális definíció)0101 325 IUPAC (előző definíció), NIST, ISO 1078015101 3250"Natural gas – Standard reference conditions", ISO 13443, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO Standards Catalogue ICAO's ISA, ISO 13443, EEA,"Extraction, First Treatment and Loading of Liquid & Gaseous Fossil Fuels", Emission Inventory Guidebook B521, Activities 050201 - 050303, September 1999, European Environmental Agency, Copenhagen, Denmark Emission Inventory Guidebook EGIA"Electricity and Gas Inspection Act", SOR/86-131 (defines a set of standard conditions for Imperial units and a different set for metric units) Canadian Laws 20101 325 EPA,"Standards of Performance for New Sources", 40 CFR--Protection of the Environment, Chapter I, Part 60, Section 60.2, 1990 New Source Performance Standards NIST"Design and Uncertainty for a PVTt Gas Flow Standard", Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, Vol.108, Number 1, 2003 NIST Journal 25101 325 EPA"National Primary and Secondary Ambient Air Quality Standards", 40 CFR--Protection of the Environment, Chapter I, Part 50, Section 50.3, 1998 National Ambient Air Standards25100 000 SATP"Table of Chemical Thermodynamic Properties", National Bureau of Standards (NBS), Journal of Physics and Chemical Reference Data, 1982, Vol. 11, Supplement 2.20100 0000Compressed Air and Gas Institute, CAGI"Glossary", 2002, Compressed Air and Gas Institute, Cleveland, OH, USA Glossary 15100 000 Society of Petroleum Engineers, SPEThe SI Metric System of Units and SPE Metric Standard (Megjegyzések a 2.3 táblázathoz:, a 25. oldalon és a 42. oldalon két különböző referenciaállapot megjelölésével. Az egyik köbláb, a másik normálköbméter)20101 30050 ISO 5011"Air Intake Filters", ISO 5011:2002, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO °Fpsi %6014,696 SPE, U.S. OSHA,"Storage and Handling of Liquefied Petroleum Gases" and "Storage and Handling of Anhydrous Ammonia", 29 CFR--Labor, Chapter XVII--Occupational Safety and Health Administration, Part 1910, Sect. 1910.110 and 1910.111, 1993 Storage/Handling of LPG SCAQMD"Rule 102, Definition of Terms (Standard Conditions)", Amended December 2004, South Coast Air Quality Management District, Los Angeles, California, USA SCAQMD Rule 102 6014,73 EGIA, OPEC,"Annual Statistical Bulletin", 2004, Editor-in-chief: Dr. Omar Ibrahim, Organization of the Petroleum Exporting Countries, Vienna, Austria OPEC Statistical Bulletin U.S. Energy Information Administration, EIA"Natural Gas Annual 2004", DOE/EIA-0131(04), December 2005, U.S. Department of Energy, Energy Information Administration, Washington, D.C., USA Natural Gas Annual 2004 5914,50378U.S. fegyveres erők"Effects of Altitude and Atmospheric Conditions", Exterior Ballistics Section, Sierra's "Rifle and Handgun Reloading Manual, 5th Edition", Sedalia, MO, USA Exterior Ballistics A nyomást 750 mmHg-nél rögzítették, holott a higany sűrűsége hőmérsékletfüggő. Az adatok 0 és 20 °C között szerepelnek.5914,69660ISO 2314, ISO 3977-2"Gas turbines – Procurement – Part 2: Standard reference conditions and ratings", ISO 3977-2:1997 and "Gas turbines - Acceptance tests", ISO 2314:1989, Edition 2, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO °FinHg %7029,920Air Movement and Control Association, AMCA,ANSI/AMCA Standard 210, "Laboratory Methods Of Testing Fans for Aerodynamic Performance Rating", as implied here: http://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdf when accessed on October 17, 2007A szabvány 29,92 inHg értéket jelöl meg, a hőmérsékletre való utalás nélkül. A normál légköri nyomás, 101 325 Pa, ~29,921 inHg-be átszámítva 32 °F fokon) a levegő sűrűsége 0,075 lbm/ft³. Ez a szabvány kizárólag levegőre érvényes.59 (15 °C)29,92 (101 325 Pa) FAA, FAA's Pilot Handbook of Aeronautical Knowledge, Chapter 3 Principles of Flight Megjegyzések: National Bureau of Standards: Országos Szabványügyi Hivatal (jogutódja a NIST) Society of Petroleum Engineers: Olajipari Mérnökök Társulata Occupational Safety and Health Administration: Munkavédelmi és Munkaegészségügyi Minisztérium Energy Information Administration: Energiaügyi Minisztérium Air Movement and Control Association: Levegő Kezelési és Szállítási Társaság Federal Aviation Administration: Szövetségi Légügyi Hatóság EGIA: Electricity and Gas Inspection Act (of Canada): Elektromos- és gázenergia felügyeleti törvény SATP: Standard Ambient Temperature and Pressure: Szabványos környezeti hőmérsékleti és nyomási értékek Az eredeti nyelvű idézetekben tizedesvessző helyett tizedespont szerepel, ha azt a szöveg teljessége megkívánja
Nemzetközi szabványos atmoszféra Az aeronautikában és az áramlástanban az "International Standard Atmosphere" (ISA, Nemzetközi Szabványos Atmoszféra) a nyomást, hőmérsékletet, sűrűséget és a hangsebességet a tengerszint feletti magasság függvényében definiálják. Az Egyesült Államokban ezt egészen a 65 000 láb (19812 m) tengerszint feletti nyomásig szabványosították.
Szabványos laboratóriumi körülmények Ezen a néven nevezik, habár laborról-laborra változó értékeket tapasztalunk. A hőmérséklet például 0 és 25 °C közötti értékű lehet, kulturális szokások, klimatikus körülmények befolyásolják. Új Dél Wales-ben például 25 °C és 100 000 Pa. Kémiai zsebkönyv
Az American Society of Testing and Materials (Anyagok és Anyagvizsgálatok Intézete) ASTM E41 vizsgálati szabványaiban különleges körülményeket is elő szokott írni.
Moláris térfogata A moláris térfogat értékének megállapításához feltétlenül rögzíteni kell a referenciafeltételeket, különben félrevezető lehet a gáz térfogatának, vagy térfogatáramának meghatározása tekintetében. A moláris térfogat az egyesített gáztörvényből meghatározható:
, átrendezve:
ahol p abszolút nyomás, Pan anyagmennyiség, mol V térfogat, m³ T abszolút hőmérséklet, K R moláris gázállandó 8,314 4621 J mol−1K−1 Amerikai mértékegységekkel: P abszolút nyomás, psin anyagmennyiség lbmol V= térfogat, ft³/lbmol T= abszolút hőmérséklet, °R R= moláris gázállandó, 10.7316 ft³·psi/(lbmol·°R)
A fentiek alapján a következő értékek számíthatóak:
V/n = 8,3145 × 273,15 / 101 325 = 0,022 413 968 m³/mol, 0 °C-on és 101.325 kPa Ideális gáz gázállandója 0 °C-on és 101 325 Pa nyomáson V/n = 8,3145 × 273,15 / 100 000 = 0,022 710 953 m³/mol, 0 °C-on és 100 kPa Ideális gáz gázállandója 0 °C-on és 100 000 Pa nyomáson V/n = 8,3145 × 298,15 / 101 325 = 0,024 466 m³/mol, 25 °C-on és 101 325 Pa V/n = 8,3145 × 298,15 / 100 000 = 0,024 790 m³/mol, 25 °C-on és 100 000 Pa V/n = 10,7316 × 519,67 / 14,696 = 379,48 ft³/lbmol, 60 °F-on és 14.696 psi (vagy 0,8366 ft³/gram mol) V/n = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 ft³/lbmol, 60 °F-on és 14,73 psi
A műszaki irodalomban gyakran összetévesztik a specifikus gázállandót és az univerzális gázállandót. A specifikus gázállandót az M moláris tömeggel számítjuk:
Az Egyesült Államok szabványos légállapotához a 8,314 4621 m³·Pa/(mol·K) értéket használják.
Az lbmol mértékegység fontban adja meg a mól definícióját (0,012 kg szén-12 tömegét). A szilicium moláris térfogata 12,058 833 01m−6m³/mol; A szilicium a kilogramm új definíciója miatt került bele a természeti állandók közé a fentivel azonos mértékegységet használva: 0,000 012 058 833 m³/mol
Jegyzetek
További információk "Standard conditions for gases" az IUPAC Gold Book-ból. "Standard pressure" az IUPAC Gold Book-ból. "STP" az IUPAC Gold Book-ból. "Standard state" az IUPAC Gold Book-ból.
Kapcsolódó szócikkek ISO 1 – Referencia hőmérséklet előírt geometriájú termékekhez Standardállapot
Kategória:Fizikai mennyiségek Kategória:Kémia