stringtranslate.com

Стандартная температура и давление

Стандартная температура и давление ( STP ) — это различные стандартные наборы условий для экспериментальных измерений, которые необходимо установить, чтобы можно было 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 разработали множество альтернативных определений своих стандартных исходных условий.

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 изменяются в зависимости от температуры и давления). ): стандартные кубические метры в секунду (См 3 /с) и нормальные кубические метры в секунду (Нм 3 /с).

Однако во многих технических публикациях (книгах, журналах, рекламе оборудования и машин) просто указываются «стандартные условия», не конкретизируя их; часто заменяя этот термин более старыми «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

В химии ИЮПАК изменил свое определение стандартной температуры и давления в 1982 году: [1] [2]

NIST использует температуру 20 °C (293,15 K, 68 °F) и абсолютное давление 1 атм (14,696 фунтов на квадратный дюйм, 101,325 кПа). [3] Этот стандарт также называется нормальной температурой и давлением (сокращенно NTP ). Однако обычная температура и давление, используемые NIST для термодинамических экспериментов, составляют 298,15 К (25 ° C , 77 ° F ) и 1 бар (14,5038 фунтов на квадратный дюйм , 100 кПа) . [4] [5] NIST также использует «15 °C (59 °F)» для температурной компенсации продуктов нефтепереработки, хотя и отмечает, что эти два значения не совсем соответствуют друг другу. [6]

Стандартные исходные условия ISO 13443 для природного газа и аналогичных жидкостей составляют 288,15 К (15,00 °C; 59,00 °F) и 101,325 кПа; [7] напротив, Американский институт нефти принимает 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 K). [8]

Прошлое использование

До 1918 года многие специалисты и ученые, использующие метрическую систему единиц, определяли стандартные исходные условия температуры и давления для выражения объемов газа как 15 ° C (288,15 К; 59,00 ° F) и 101,325  кПа (1,00  атм ; 760  Торр ). В те же годы наиболее часто используемые стандартные условия для людей, использующих имперскую или обычную систему США, составляли 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 К) и 14,696  фунтов на квадратный дюйм (1 атм), потому что они почти повсеместно использовались маслом и газовой промышленности во всем мире. Приведенные выше определения больше не являются наиболее часто используемыми ни в одной из систем единиц. [9]

Текущее использование

В настоящее время организациями по всему миру используется множество различных определений стандартных референтных условий. В таблице ниже перечислены некоторые из них, но их больше. Некоторые из этих организаций в прошлом использовали другие стандарты. Например, IUPAC с 1982 года определяет стандартные исходные условия как 0 °C и 100 кПа (1 бар), в отличие от 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 средней мировой высоте проживания человека (194 м). [10]

Компании, занимающиеся природным газом в Европе, Австралии и Южной Америке, приняли 15 °C (59 °F) и 101,325 кПа (14,696 фунтов на квадратный дюйм) в качестве стандартных эталонных условий объема газа, используемых в качестве базовых значений для определения стандартного кубического метра . [11] [12] [13] 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 эталонных условий в их различные стандарты и правила.

Сокращения:

Международная стандартная атмосфера

В аэронавтике и гидродинамике « Международная стандартная атмосфера » (ISA) представляет собой спецификацию давления, температуры, плотности и скорости звука на каждой высоте. Международная стандартная атмосфера отражает атмосферные условия в средних широтах. В США эта информация указана как стандартная атмосфера США , которая идентична «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 существенно отличаются по температуре от стандартных лабораторных температур (например, 0 °C против ~25 °C), часто делается ссылка на «стандартные лабораторные условия» (термин, намеренно выбранный для отличия от термина «стандартные лабораторные условия»). «стандартные условия по температуре и давлению», несмотря на их смысловую близость при буквальном толковании). Однако то, что является «стандартной» лабораторной температурой и давлением, неизбежно зависит от географии, учитывая, что разные части мира различаются климатом, высотой над уровнем моря и степенью использования тепла/охлаждения на рабочем месте. Например, в школах Нового Южного Уэльса , Австралия , для стандартных лабораторных условий используется температура 25 °C при давлении 100 кПа. [43] ASTM International опубликовала Стандарт ASTM E41 «Терминология, касающаяся кондиционирования», а также сотни специальных условий для конкретных материалов и методов испытаний . Другие организации по стандартизации также имеют специализированные стандартные условия испытаний. [ нужна цитата ]

Молярный объем газа

При указании молярного объема газа [44] так же важно указывать применимые эталонные условия температуры и давления, как и при выражении объема газа или объемного расхода. Указание молярного объема газа без указания эталонных условий температуры и давления имеет очень мало смысла и может вызвать путаницу.

Молярный объем газов вблизи STP и при атмосферном давлении можно рассчитать с точностью, которой обычно достаточно, используя закон идеального газа . Молярный объем любого идеального газа можно рассчитать при различных стандартных условиях, как показано ниже:

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 равна R s = R / m , где m — молекулярная масса газа.

Стандартная атмосфера США (USSA) использует в качестве значения R 8,31432 м 3 ·Па/(моль·К) . Однако USSA 1976 года признает, что это значение не соответствует значениям постоянной Авогадро и постоянной Больцмана . [45]

Смотрите также

Заметки с пояснениями

  1. ^ Давление указано как 750 мм рт. ст . Однако мм рт.ст. зависит от температуры, поскольку ртуть расширяется при повышении температуры. Здесь приведены значения для диапазона 0–20 °C.
  2. ^ Стандарт указан как 29,92 дюйма рт. ст. при неопределенной температуре. Скорее всего, это соответствует стандартному давлению 101,325 кПа, преобразованному в ~ 29,921 дюйма рт. ст. при температуре 32 ° F (0 ° C).

Рекомендации

  1. ^ abc А.Д. Макнот и А. Уилкинсон (1997). Нич, Милослав; Ират, 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 10 5  паскалей. Предыдущее стандартное абсолютное давление 1 атм (эквивалент 101,325 кПа) было изменено на 100  кПа в 1982 году. ИЮПАК рекомендует прекратить использование прежнего давления.
  2. ^ ab AD 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. ^ Дуарон, Теодор Д. (январь 2007 г.). «20 градусов Цельсия — краткая история стандартной эталонной температуры для промышленных измерений размеров». НИСТ . 112 (1): 1–23. дои : 10.6028/jres.112.001. ПМК 4654601 . ПМИД  27110451. 
  4. ^ Хелрих, Карл С. (14 ноября 2008 г.). Современная термодинамика со статистической механикой. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-85418-0.
  5. ^ «Путеводитель по веб-книге NIST по химии» . webbook.nist.gov . Проверено 6 октября 2020 г.
  6. ^ «Технические характеристики, допуски и другие технические требования к устройствам для взвешивания и измерения» (PDF) . п. 3-1.
  7. ^ abc Природный газ – Стандартные исходные условия (ISO 13443). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996.
  8. ^ API Измерение нефти
  9. ^ 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. ПМК 4654601 . ПМИД  27110451. 
  10. ^ Коэн, Джоэл Э.; Смолл, Кристофер (24 ноября 1998 г.). «Гипсографическая демография: распределение населения по высоте». Труды Национальной академии наук . 95 (24): 14009–14014. Бибкод : 1998PNAS...9514009C. дои : 10.1073/pnas.95.24.14009 . ПМК 24316 . ПМИД  9826643. 
  11. ^ Гаско . «Концепции – Стандартный кубический метр (см3)». Архивировано из оригинала 18 октября 2007 года . Проверено 25 июля 2008 г. Scm: Обычное сокращение для стандартного кубического метра – кубический метр газа при стандартных условиях, определяемых как атмосферное давление 1,01325  бар и температура 15°C. Этот прибор обеспечивает измерение объема газа.
  12. ^ Северный поток (октябрь 2007 г.). «Состояние маршрута газопровода Nord Stream в Балтийском море» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2008 г. Проверено 25 июля 2008 г. миллиард кубических метров (стандартный кубический метр – кубический метр газа при стандартных условиях, определяемых как атмосферное давление 1 атм и температура 15 °C).
  13. ^ Метрогаз (июнь 2004 г.). «Договор купли-продажи природного газа» . Проверено 25 июля 2008 г. Под природным газом в стандартном состоянии понимается количество природного газа, которое при температуре пятнадцати (15) градусов Цельсия и давлении 101,325 килопаскаля занимает объем одного (1) кубического метра.
  14. ^ 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 г. Если вы хотите, чтобы программа обрабатывала материал как идеальный газ, плотность будет считаться равной M / V , где M — молекулярная масса газа в граммах, а V — мольный объем 22414 см 3 при стандартных условиях (0 градус Цельсия и 1 атм).
  15. ^ ИСО (1994). «ISO 10780:1994: Выбросы из стационарных источников. Измерение скорости и объемного расхода газовых потоков в воздуховодах».
  16. ^ ab Роберт К. Уэст, изд. (1975). Справочник по физике и химии (56-е изд.). ЦРК Пресс. стр. F201–F206. ISBN 978-0-87819-455-1.
  17. ^ Добыча, первичная обработка и загрузка жидкого и газообразного ископаемого топлива (Руководство по инвентаризации выбросов B521, мероприятия 050201 – 050303) (PDF) . Копенгаген, Дания: Европейское агентство по охране окружающей среды. Сентябрь 1999 года.
  18. ^ ab «Закон о проверке электроэнергии и газа», SOR / 86-131 (определяет набор стандартных условий для британских единиц и другой набор для метрических единиц) Канадские законы.
  19. ^ «Стандарты производительности для новых источников», 40 CFR — Защита окружающей среды, Глава I, Часть 60, Раздел 60.2, 1990.
  20. ^ Райт, Джей Ди; Джонсон, АН; Молдовер, MR (2003). «Проектирование и неопределенность стандарта расхода газа PVTt» (PDF) . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 108 (1): 21–47. дои : 10.6028/jres.108.004. ПМЦ 4844527 . PMID  27413592. Архивировано из оригинала (PDF) 21 июля 2004 г. 
  21. ^ «В чем разница между STP и NTP?». Сократик . Архивировано из оригинала 27 ноября 2015 г. Проверено 28 августа 2018 г.
  22. ^ Алмонд, Питер Р.; Биггс, Питер Дж.; Курси, Б.М.; Хэнсон, ВФ; Хук, М. Сайфул; Нат, Равиндер; Роджерс, DWO (1999). «Протокол AAPM TG-51 для клинической эталонной дозиметрии фотонов и электронных пучков высоких энергий». Медицинская физика . 26 (9): 1847–1870. Бибкод : 1999MedPh..26.1847A. дои : 10.1118/1.598691 . PMID  10505874. S2CID  12687636.
  23. ^ «Справочник CRC по химии и физике», Определение окружающей среды, главы 1–26, 95-е издание, Уильям М. Хейнс, изд., CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2014.
  24. ^ «Национальные первичные и вторичные стандарты качества окружающего воздуха», 40 CFR — Защита окружающей среды, Глава I, Часть 50, Раздел 50.3, 1998.
  25. ^ «Глоссарий». Кливленд, Огайо, США: Институт сжатого воздуха и газа. 2002. Архивировано из оригинала 2 сентября 2007 г.
  26. ^ ab «Метрическая система единиц SI и метрический стандарт SPE (1982)» (PDF) . Общество инженеров-нефтяников. Стандартная температура (стр. 24) и примечания к таблице 2.3 (на странице PDF 25 из 42 страниц PDF) определяют два разных набора исходных условий: один для стандартного кубического фута, а другой для стандартного кубического метра.
  27. ^ Фильтры воздухозаборника (ISO 5011:2002). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2002.
  28. ^ «Хранение и обращение со сжиженными нефтяными газами» и «Хранение и обращение с безводным аммиаком», 29 CFR — Труд, Глава XVII — Управление по охране труда, часть 1910, разд. 1910.110 и 1910.111, 1993 г. Хранение/обращение со сжиженным нефтяным газом.
  29. ^ «Правило 102, Определение терминов (стандартные условия)», с поправками от декабря 2004 г., Район управления качеством воздуха Южного побережья, Лос-Анджелес, Калифорния, Правило 102 SCAQMD США.
  30. ^ «49 CFR § 171» . Проверено 22 мая 2018 г.
  31. ^ Сьерра Пули. «Глава 3 – Влияние высоты и атмосферных условий (раздел внешней баллистики)». Руководство по перезарядке винтовки и пистолета (5-е изд.). Седалиа, Миссури, США. Архивировано из оригинала 9 марта 2006 г. Проверено 3 февраля 2006 г.
  32. ^ Газовые турбины. Приемочные испытания (ISO 2314:2009) (2-е изд.). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2009.
  33. ^ Газовые турбины. Закупки. Часть 2. Стандартные исходные условия и номинальные характеристики (ISO 3977-2:1997). Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1997.
  34. ^ "Онлайн-руководство ASHRAE" . www.ashrae.org . Проверено 9 августа 2023 г.
  35. ^ Стандарт ANSI/AMCA 210, «Лабораторные методы тестирования вентиляторов на предмет аэродинамических характеристик», как указано в http://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdf при доступе 17 октября 2007 г.
  36. ^ Ассоциация сжатого газа (06 декабря 2012 г.). Справочник по сжатому газу. Спрингер. ISBN 9781461306733. Проверено 22 ноября 2017 г.
  37. ^ Справочник пилота по авиационным знаниям (PDF) . Федеральное управление гражданской авиации Министерства транспорта США. 2016. с. 4-3.
  38. ^ Кондиционеры, жидкостные холодильные установки и тепловые насосы с компрессорами с электроприводом для отопления и охлаждения помещений. Великобритания: BSI EN. 2013.
  39. ^ Стандартная атмосфера. Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1975.
  40. ^ Природный газ — стандартные исходные условия. Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 1996.
  41. ^ Газовый анализ - Словарь. Женева, Швейцария: Международная организация по стандартизации. 2015.
  42. ^ Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Бегрифф и Верте. Германия: Deutsches Institut für Normung. 1990.
  43. ^ Питер Гриббон ​​(2001). Карманный учебник Excel HSC по химии для 11–12 классов . Паскаль Пресс. ISBN 978-1-74020-303-6.
  44. ^ «Фундаментальные физические свойства: молярные объемы (значения CODATA для идеальных газов)» . НИСТ .
  45. ^ Стандартная атмосфера США, 1976, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1976.

Внешние ссылки