Szabványos nyomás és hőmérséklet

Innen: testwiki
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez

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),[1] 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 Units[2] néven ismeretes): 60 °F (15,56 °C; 288,71 K) és 14,696 psi (1 atm).[3]

Jelenleg

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.[4]

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 földgáz termelő vállalatok a 15 °C (59 °F) and 101 325 Pa (14,696 psi) referenciaértéket használják.[5][6][7] 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. [1]

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
°C Pa %
0 100 000   IUPAC (aktuális definíció)[1]
0 101 325   IUPAC (előző definíció),[1] NIST,[8] ISO 10780[9]
15 101 325 0[10][11] ICAO's ISA,[10] ISO 13443,[11] EEA,[12] EGIA[13]
20 101 325   EPA,[14] NIST[15]
25 101 325   EPA[16]
25 100 000   SATP[17]
20 100 000 0 Compressed Air and Gas Institute, CAGI[18]
15 100 000   Society of Petroleum Engineers, SPE[19]
20 101 300 50 ISO 5011[20]
°F psi %
60 14,696   SPE,[19] U.S. OSHA,[21] SCAQMD[22]
60 14,73   EGIA,[13] OPEC,[23] U.S. Energy Information Administration, EIA[24]
59 14,503 78 U.S. fegyveres erők[25][26]
59 14,696 60 ISO 2314, ISO 3977-2[27]
°F inHg %
70 29,92 0 Air Movement and Control Association, AMCA,[28][29] 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[30]

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.[31]

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:

pV=nRT, átrendezve:

Vm=Vn=RTp

ahol

p abszolút nyomás, Pa
n anyagmennyiség, mol
V térfogat, m³
T abszolút hőmérséklet, K
R moláris gázállandó 8,314 4621 J mol−1K−1

Amerikai mértékegységekkel:

P abszolút nomás, psi
n 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[32]
  • V/n = 8,3145 × 273,15 / 100 000 = 0,022 710 953 m³/mol, 0 °C-on és 100 kPa[33]
  • 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: Rs=RM

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;[34] a fentivel azonos mértékegységet használva: 0,000 012 058 833 m³/mol

Továbbiak

Jegyzetek

Sablon:Reflist

Külső linkek

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Sablon:Cite book azaz: nem célszerű a továbbiakban alkalmazni
  2. ↑ Weight and Measures Act, 1824
  3. ↑ A psi mértékegységet az international avoirdupois pound tömegre ható súlyerőből definiálták, amely 0,453 592 37 kg, pontosan
  4. ↑ Sablon:Cite book
  5. ↑ Sablon:Cite web
  6. ↑ Sablon:Cite web Itt a billion azt jelenti: milliárd
  7. ↑ Sablon:Cite web
  8. ↑ Sablon:Cite web
  9. ↑ Sablon:Cite web
  10. ↑ 10,0 10,1 Sablon:Cite book
  11. ↑ 11,0 11,1 "Natural gas – Standard reference conditions", ISO 13443, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland  ISO Standards Catalogue Sablon:Wayback
  12. ↑ "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 GuidebookSablon:Halott link
  13. ↑ 13,0 13,1 "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 Sablon:Wayback
  14. ↑ "Standards of Performance for New Sources", 40 CFR--Protection of the Environment, Chapter I, Part 60, Section 60.2, 1990  New Source Performance Standards
  15. ↑ "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 Sablon:Wayback
  16. ↑ "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 Standards
  17. ↑ "Table of Chemical Thermodynamic Properties", National Bureau of Standards (NBS), Journal of Physics and Chemical Reference Data, 1982, Vol. 11, Supplement 2.
  18. ↑ "Glossary", 2002, Compressed Air and Gas Institute, Cleveland, OH, USA  Glossary Sablon:Wayback
  19. ↑ 19,0 19,1 The SI Metric System of Units and SPE Metric Standard Sablon:Wayback (Megjegyzések a 2.3 táblázathoz:, a 25. oldalon és a 42. oldalon két különböző referenciaállapot megjelölésével. Az egyik köbláb, a másik normálköbméter)
  20. ↑ "Air Intake Filters", ISO 5011:2002, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO Sablon:Wayback
  21. ↑ "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 Sablon:Wayback
  22. ↑ "Rule 102, Definition of Terms (Standard Conditions)", Amended December 2004, South Coast Air Quality Management District, Los Angeles, California, USA  SCAQMD Rule 102 Sablon:Wayback
  23. ↑ "Annual Statistical Bulletin", 2004, Editor-in-chief: Dr. Omar Ibrahim, Organization of the Petroleum Exporting Countries, Vienna, Austria  OPEC Statistical Bulletin Sablon:Wayback
  24. ↑ "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 Sablon:Wayback
  25. ↑ Sablon:Cite book"Effects of Altitude and Atmospheric Conditions", Exterior Ballistics Section, Sierra's "Rifle and Handgun Reloading Manual, 5th Edition", Sedalia, MO, USA  Exterior Ballistics Sablon:Wayback
  26. ↑ A nyomást 750 mmHg-nél rögzítették, holott a higany sűrűsége hőmérsékletfüggő. Az adatok 0 és 20 °C között szerepelnek.
  27. ↑ "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 Sablon:Wayback
  28. ↑ 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, 2007
  29. ↑ A 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)
  30. ↑ [2] Sablon:Wayback Principles of Flight
  31. ↑ Sablon:Cite book Kémiai zsebkönyv
  32. ↑ Sablon:Cite web Ideális gáz gázállandója 0 °C-on és 101 325 Pa nyomáson
  33. ↑ Sablon:Cite web Ideális gáz gázállandója 0 °C-on és 100 000 Pa nyomáson
  34. ↑ Sablon:Cite web A szilicium a kilogramm új definíciója miatt került bele a természeti állandók közé
A lap eredeti címe: „https://hu.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=Szabványos_nyomás_és_hőmérséklet&oldid=2604”