Стандартные условия по температуре и давлению - Standard conditions for temperature and pressure

Не путать с Стандартные условия на уровне моря или же Стандартное состояние.

Стандартная температура и давление находятся стандарт должны быть созданы наборы условий для экспериментальных измерений, позволяющие проводить сравнения между различными наборами данных. Чаще всего используются стандарты Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) и Национальный институт стандартов и технологий (NIST), хотя это не общепринятые стандарты. Другие организации установили множество альтернативных определений для своих стандартных референсных условий.

В химии ИЮПАК изменил определение стандартная температура и давление (STP) в 1982 г .: [1][2]

STP не следует путать с стандартное состояние обычно используется в термодинамических оценках Энергия Гиббса реакции.

NIST используется температура 20 ° C (293,15 K, 68 ° F) и абсолютное давление 1 атм (14,696 фунтов на кв. дюйм, 101,325 кПа). Этот стандарт также называют нормальная температура и давление (сокращенно NTP). Обратите внимание, что эти заявленные значения STP использован NIST не проверены и требуют источника. Однако значения, указанные в Современная термодинамика со статистической механикой Карл С. Хелрих и Руководство к веб-книге по химии NIST Питера Дж. Линстрома предлагают общий STP в использовании NIST для термодинамических экспериментов - 298,15 K (25°C, 77°F ) и 1 бар (14.5038 psi, 100 кПа).[3][4]

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

В промышленность и коммерция, стандартные условия для температуры и давления часто необходимы для определения стандартных стандартных условий для выражения объемов газов и жидкостей и связанных с ними величин, таких как скорость объемный расход (объемы газов существенно зависят от температуры и давления): стандартные кубометры в секунду (см3/ с) и нормальных кубических метров в секунду (нм3/ с).

Однако во многих технических публикациях (книги, журналы, реклама оборудования и машин) просто указываются «стандартные условия» без их определения; часто заменяя термин на более старый "нормальные условия "или" NC ". В особых случаях это может привести к путанице и ошибкам. Хорошая практика всегда включает стандартные условия температуры и давления. Если не указано иное, предполагаются некоторые условия окружающей среды в помещении, близкие к давлению 1 атм, 293 К ( 20 ° C) и влажности 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 банкомат; 760 Торр ). В те же годы наиболее часто используемые стандартные эталонные условия для людей, использующих имперский или же Обычный системы была 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 K) и 14,696psi (1 атм), потому что он почти повсеместно использовался в нефтегазовой промышленности 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 определил 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 - это среднее атмосферное давление на высоте около 112 метров, что ближе к среднемировой высоте человеческого жилья (194 м).[нужна цитата ]

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 стандартный кубический метр.[7][8][9] Так же 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 различных стандартах и ​​правилах.

Стандартные стандартные условия при текущем использовании
ТемператураДавлениеОтносительный
влажность
(%)		Издательство 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] раньше ИЮПАК (STP) до 1982 г.[1]
1559101.325760.0014.695929.9210[5][12]ИКАО с ЭТО,[12] ISO 13443,[5] ЕЭЗ,[13] EGIA (определение SI)[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] НАС. OSHA,[23] SCAQMD[24]
1660101.676214.7330.0 EGIA (определение имперской системы)[14]
1660101.35760.2114.729.93 США DOT (SCF)[25]
155999.99750.014.50329.5378Стандартное метро армии США[26][а]
1559101.33760.014.69629.9260ISO 2314,[27] ISO 3977-2[28]
2170101.376014.7029.920AMCA,[29][b] плотность воздуха = 0,075 фунт / фут3. Этот стандарт AMCA применяется только к эфиру;
Ассоциация сжатого газа [CGA] касается использования промышленного газа в США.[30]
1559101.376014.7029.92 Федеральная авиационная администрация (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. Без 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

В воздухоплавание и динамика жидкостей "Международная стандартная атмосфера "(ISA) - это характеристика давления, температуры, плотности и скорости звука на каждой высоте. Международная стандартная атмосфера представляет собой атмосферные условия на средних широтах. В США эта информация указывается в Стандартная атмосфера США который идентичен «Международной стандартной атмосфере» на всех высотах до 65 000 футов над уровнем моря.[нужна 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 что такое «стандарт» лаборатория температура и давление неизбежно связаны с географией, учитывая, что разные части мира различаются по климату, высоте и степени использования тепла / охлаждения на рабочем месте. Например, школы в Новый Южный Уэльс, Австралия используйте 25 ° C при 100 кПа для стандартных лабораторных условий.[37]ASTM International опубликовал Стандарт ASTM E41 - Терминология, относящаяся к кондиционированию и сотням специальных условий для определенных материалов и методы испытаний. Другой организации по стандартизации также есть специализированные стандартные условия испытаний.

Молярный объем газа

Не менее важно указать применимые стандартные условия температуры и давления при установлении молярный объем газа[38] как при выражении объема газа или объемного расхода. 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, обычно достаточной при использовании закон идеального газа. Молярный объем любого идеального газа можно рассчитать при различных стандартных условиях, как показано ниже:

  • Vм = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 дм3/ моль при 0 ° C и 101,325 кПа
  • Vм = 8,3145 × 273,15 / 100,000 = 22,711 дм3/ моль при 0 ° C и 100 кПа
  • Vм = 8,3145 × 298,15 / 101,325 = 24,466 дм3/ моль при 25 ° C и 101,325 кПа
  • Vм = 8,3145 × 298,15 / 100,000 = 24,790 дм3/ моль при 25 ° C и 100 кПа
  • Vм = 10,7316 × 519,67 / 14,696 = 379,48 футов3/ фунт-моль при 60 ° F и 14,696 фунтов на квадратный дюйм (или около 0,8366 футов3/ грамм моль)
  • Vм = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 футов3/ фунт-моль при 60 ° F и 14,73 фунт / кв. дюйм

Техническая литература может сбивать с толку, поскольку многие авторы не могут объяснить, используют ли они постоянная идеального газа р, или удельная газовая постоянная рs. Связь между двумя константами рs = р / м, куда м это молекулярная масса газа.

В Стандартная атмосфера США (USSA) использует 8,31432 м3· Па / (моль · К) как величина р. Однако USSA, 1976 признает, что это значение не согласуется со значениями постоянной Авогадро и постоянной Больцмана.[39]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Давление указано как 750 мм рт. ст.. Тем не менее мм рт. ст. зависит от температуры, так как ртуть расширяется при повышении температуры. Здесь приведены значения для диапазона 0–20 ° C.
  2. ^ Стандарт равен 29,92. дюйм рт. ст. при неустановленной температуре. Это, скорее всего, соответствует стандартному давлению 101,325 кПа, преобразованному в ~ 29,921 дюймов ртутного столба при 32 ° F (0 ° C).

Рекомендации

  1. ^ а б 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. Дои:10.1351 / goldbook. ISBN  0-632-03583-8. Стандартные условия для газов: ... и давление 105 паскали. Предыдущий стандарт абсолютное давление 1 атм (эквивалент 101,325 кПа) был изменен на 100кПа в 1982 г. ИЮПАК рекомендует прекратить прежнее давление.
  2. ^ а б А. Д. Макнот и А. Уилкинсон (1997). "стандартное давление". ИЮПАК. Сборник химической терминологии (2-е изд.). Оксфорд: Научные публикации Блэквелла. Дои:10.1351 / goldbook.S05921. ISBN  978-0-9678550-9-7.
  3. ^ Хелрих, Карл С. (14 ноября 2008 г.). Современная термодинамика со статистической механикой. Springer Science & Business Media. ISBN  978-3-540-85418-0.
  4. ^ "Путеводитель по электронной книге NIST по химии". webbook.nist.gov. Получено 2020-10-06.
  5. ^ а б c Природный газ - стандартные стандартные условия (ISO 13443). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996 г.
  6. ^ 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. Дои:10.6028 / jres.112.001. ЧВК  4654601. PMID  27110451.
  7. ^ Gassco. «Концепции - Стандартный кубический метр (scm)». Архивировано из оригинал 18 октября 2007 г.. Получено 2008-07-25. Scm: обычное сокращение для стандартного кубического метра - кубический метр газа при стандартных условиях, определяемый как атмосферное давление 1,01325.бар и температура 15 ° C. Эта единица измерения объема газа.
  8. ^ Северный поток (Октябрь 2007 г.). «Статус маршрута газопровода Nord Stream в Балтийском море» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-02-16. Получено 2008-07-25. 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». Получено 2008-07-25. 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. ^ NIST (1989). "Стандартная справочная база данных NIST 124 - Таблицы тормозной способности и диапазонов для электронов, протонов и ионов гелия". Архивировано из оригинал 6 октября 2010 г.. Получено 2008-07-25. Если вы хотите, чтобы программа рассматривала материал как идеальный газ, плотность будет считаться равной M/V, куда M - молекулярный вес газа в граммах и V моль объем 22414 см3 при стандартных условиях (0 ° C и 1 атм).
  11. ^ ISO (1994). «ISO 10780: 1994: Выбросы из стационарных источников. Измерение скорости и объемного расхода газовых потоков в каналах».
  12. ^ 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 (связь)
  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. ^ а б «Закон об инспекции электроэнергии и газа», SOR / 86-131 (определяет набор стандартных условий для британских единиц и другой набор для метрических единиц)Канадские законы.
  15. ^ «Стандарты эффективности для новых источников», 40 CFR - Защита окружающей среды, глава I, часть 60, раздел 60.2, 1990 г.Стандарты производительности новых источников[мертвая ссылка ].
  16. ^ Wright, J.D .; Johnson, A.N .; Молдовер, М. Р. (2003). «Расчет и неопределенность стандарта расхода газа PVTt» (PDF). Журнал исследований Национального института стандартов и технологий. 108 (1): 21–47. Дои:10.6028 / jres.108.004. ЧВК  4844527. PMID  27413592. Архивировано из оригинал (PDF) 21 июля 2004 г.
  17. ^ "В чем разница между STP и NTP?". Сократический. Архивировано из оригинал 2015-11-27. Получено 2018-08-28.
  18. ^ Миндаль, Питер Р .; Биггс, Питер Дж .; Coursey, B.M .; Hanson, W. F .; Хук, М. Сайфул; Нат, Рэвиндер; Роджерс, Д. В. О. (1999). «Протокол TG-51 от AAPM для клинической эталонной дозиметрии высокоэнергетических фотонов и электронных пучков». Медицинская физика. 26 (9): 1847–1870. Bibcode:1999МедФ..26.1847А. Дои:10.1118/1.598691. PMID  10505874. S2CID  12687636.
  19. ^ «Национальные стандарты качества первичного и вторичного атмосферного воздуха», 40 CFR - Защита окружающей среды, глава I, часть 50, раздел 50.3, 1998 г.Национальные стандарты окружающего воздуха[мертвая ссылка ].
  20. ^ «Глоссарий». Кливленд, Огайо, США: Институт сжатого воздуха и газа. 2002. Архивировано с оригинал на 2007-09-02.
  21. ^ 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.
  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, Часть 1910, Раздел. 1910.110 и 1910.111, 1993Хранение / обращение с LPG.
  24. ^ «Правило 102, Определение условий (Стандартные условия)», с поправками, внесенными в декабре 2004 г., Округ Управления качеством воздуха Южного побережья, Лос-Анджелес, Калифорния, СШАПравило 102 SCAQMD[мертвая ссылка ]
  25. ^ "49 C.F.R. § 171". Получено 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.
  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 номинальные значения (ISO 3977-2: 1997). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1997 г.
  29. ^ Стандарт ANSI / AMCA 210, «Лабораторные методы испытаний вентиляторов на предмет аэродинамических характеристик», как подразумевается http://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdf при доступе 17 октября 2007 г.
  30. ^ Ассоциация Компримированный газ (2012-12-06). Справочник по сжатому газу. ISBN  9781461306733. Получено 22 ноя 2017.
  31. ^ «Глава 3, Принципы полета» (PDF). Справочник пилота по аэронавигационным знаниям. Федеральная авиационная администрация.[мертвая ссылка ]
  32. ^ Кондиционеры, блоки 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). Карманная книга по 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.

внешняя ссылка