Standard hőmérsékleti és nyomásviszonyok

A standard hőmérsékleti és nyomásviszonyokat, valamint a normál hőmérsékleti és nyomásviszonyokat referenciapontként használják a gázok termodinamikájában. Általában a standard és normál hőmérsékletű nyomásviszonyokat használják a gőztérfogat megadására.

Ez azért van így, mert egy adott számú gőzmol térfogata a hőmérséklet és a nyomásviszonyok függvénye. Ezért a térfogatméréshez feltétlenül meg kell adni a megfelelő hőmérsékleti és nyomásviszonyokat, ha a gázmennyiséget gáztérfogatban határozzuk meg.

Az általánosan elismert referencia-hőmérsékleti és -nyomásviszonyok tehát könnyen felhasználhatók az ezeken a körülmények között mért gáztérfogat meghatározásához. Ez a gáztérfogat könnyen átváltható molszámra vagy gáztömegre, mivel ennek a szabványos referenciapontnak a hőmérséklete és nyomása könnyen ismert.

A szabványos hőmérséklet és nyomás értékei attól a szervezettől függnek, amelyik meghatározza őket. Általában a standard nyomás a légköri nyomáshoz, a standard hőmérséklet pedig a szobahőmérséklethez közeli érték.

A hőmérséklet és a nyomás standard feltételei a kísérleti mérésekhez megállapítandó standard feltételrendszerek, amelyek lehetővé teszik a különböző adatsorok közötti összehasonlítást. A leggyakrabban használt szabványok az International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) és a National Institute of Standards and Technology (NIST) szabványai, bár ezek nem általánosan elfogadott szabványok. Más szervezetek számos alternatív definíciót hoztak létre a szabványos referenciafeltételeikhez.

A kémia területén az IUPAC 1982-ben megváltoztatta a szabványos hőmérséklet és nyomás (STP) definícióját:

  • 1982-ig az STP-t 273,15 K (0 °C, 32 °F) hőmérsékletként és pontosan 1 atm (1,01325 × 105 Pa) abszolút nyomásként határozták meg.
  • 1982 óta az STP-t 273,15 K (0 °C, 32 °F) hőmérsékletként és pontosan 105 Pa (100 kPa, 1 bar) abszolút nyomásként határozzák meg.

Az STP nem tévesztendő össze a reakció Gibbs-energiájának termodinamikai értékelésénél általánosan használt standard állapottal.

A NIST 20 °C (293,15 K, 68 °F) hőmérsékletet és 1 atm (14,696 psi, 101,325 kPa) abszolút nyomást használ. Ezt a szabványt normál hőmérsékletnek és nyomásnak is nevezik (rövidítve NTP).

A földgázra és hasonló folyadékokra vonatkozó nemzetközi szabványos metrikus feltételek 288,15 K (15,00 °C; 59,00 °F) és 101,325 kPa.

Az iparban és a kereskedelemben a hőmérséklet és a nyomás szabványos feltételei gyakran szükségesek a szabványos referenciafeltételek meghatározásához a gázok és folyadékok térfogatának és a kapcsolódó mennyiségeknek, például a térfogatáram sebességének kifejezésére (a gázok térfogata jelentősen változik a hőmérséklet és a nyomás függvényében). Számos műszaki kiadvány (könyvek, folyóiratok, berendezések és gépek hirdetései) azonban egyszerűen csak “szabványos feltételeket” említ, anélkül, hogy ezeket részletezné, ami gyakran zavart és hibákat okoz. A helyes gyakorlat mindig tartalmazza a hőmérséklet és a nyomás referenciafeltételeit.

Múltbeli használat

1918 előtt sok szakember és tudós, aki a metrikus mértékegységrendszert használta, a hőmérséklet és a nyomás szabványos referenciafeltételeit a gázok térfogatának kifejezésére 15 °C (288,15 K; 59,00 °F) és 101,325 kPa (1,00 atm; 760 Torr) értékben határozta meg. Ugyanezekben az években az angol vagy amerikai szokásrendszert használók által leggyakrabban használt szabványos referenciafeltétel a 60 °F (15,56 °C; 288,71 K) és a 14,696 psi (1 atm) volt, mivel az olaj- és gáziparban világszerte szinte általánosan használták. A fenti meghatározások ma már nem a leggyakrabban használtak egyik mértékegységrendszerben sem.

A jelenlegi használat

A szabványos referenciafeltételek számos különböző meghatározását használják jelenleg a szervezetek szerte a világon. Az alábbi táblázat néhányat felsorol ezek közül, de több is létezik. E szervezetek némelyike a múltban más szabványokat használt. Az IUPAC például 1982 óta a szabványos referenciafeltételeket 0 °C-ban és 100 kPa-ban (1 bar) határozza meg, szemben a régi, 0 °C és 101,325 kPa (1 atm) szabványával.

A földgázipari vállalatok Európában, Ausztráliában és Dél-Amerikában 15 °C-ot (59 °F) és 101,325 kPa-t (14,696 psi) fogadtak el szabványos gázmennyiség-referenciafeltételként. A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO), az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) és a Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) is egynél több meghatározást használ a szabványos referenciafeltételekre különböző szabványaikban és rendeleteikben.

Táblázat : A jelenleg használt szabványos referenciafeltételek

1. táblázat :

Meghatározó szervezet Hőmérséklet 0C-ban Nyomás kPa-ban
IUPAC 0 100.0
NIST, ISO 10780 0 101.325
ISA, ISO 13443 15 101. 325
EPA 25 101.325
SATP 25 100.0
CAG 20 100.0
SPE 15 100.0
ISO 5011 20 101.3

2. táblázat :

meghatározó szervezet hőmérséklet 0F-ben nyomás psi-ben
SPE, OSHA 60 14.696
OPEC, U.S. EIA 60 14.73
U.S. Army Standard Metro 59 14.503
ISO 2314, ISO 3977-2 59 14.696

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.