Кіріспе
Температура мен қысымның эталондық мәндері термодинамикалық есептеулерде қолданылатын жағдайлар болып табылады. Стандартты температура және қысым (СТҚ) немесе температура мен қысымның стандартты шарттары – әртүрлі деректер жиынтығын салыстыруға мүмкіндік беретін тәжірибелік өлшемдер үшін қолданылатын әртүрлі стандартты шарттар жиынтығы. Ең көп қолданылатын стандарттар – Халықаралық таза және қолданбалы химия одағының (IUPAC) және Ұлттық стандарттар және технология институтының (NIST) стандарттары, бірақ олар барлық жағдайда қабылданбайды. Басқа ұйымдар да түрлі анықтамалар енгізген. Өндірісте және саудада газдар мен сұйықтықтардың көлемдерін және олармен байланысты шамаларды, мысалы көлемдік ағын жылдамдығын (газдардың көлемі температура мен қысымға байланысты айтарлықтай өзгереді) көрсету үшін температура мен қысымның стандартты шарттары қажет: секундына стандартты куб метр (Sm3/s) және секундына нормативтік куб метр (Nm3/s). Дегенмен, көптеген техникалық басылымдар (кітаптар, журналдар, жабдықтар мен машиналарға арналған жарнамалар) оларды нақтыламастан "стандартты жағдайлар" деп көрсетеді; көбінесе бұл терминді ескі "нормативтік жағдайлар" немесе "NC" деп алмастырады. Мұндай жағдайларда шатасу мен қателіктерге ұшырау мүмкін. Жақсы тәжірибеде температура мен қысымның эталондық жағдайларын әрқашан ескеру қажет. Егер көрсетілмесе, бөлме температурасының шамамен 1 атмосфералық қысым, 293 К (20 °C) және 0% ылғалдылыққа жақын жағдайлары қарастырылады.
the conditions used in thermodynamic evaluations
Standard temperature and pressure (STP) or Standard conditions for temperature and pressure are various standard sets of conditions for experimental measurements used to allow comparisons to be made between different sets of data. The most used standards are those of the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) and the National Institute of Standards and Technology (NIST), although these are not universally accepted. Other organizations have established a variety of other definitions. In industry and commerce, the standard conditions for temperature and pressure are often necessary for expressing the volumes of gases and liquids and related quantities such as the rate of volumetric flow (the volumes of gases vary significantly with temperature and pressure): standard cubic meters per second (Sm3/s), and normal cubic meters per second (Nm3/s). However, many technical publications (books, journals, advertisements for equipment and machinery) simply state "standard conditions" without specifying them; often substituting the term with older "normal conditions", or "NC". In special cases this can lead to confusion and errors. Good practice always incorporates the reference conditions of temperature and pressure. If not stated, some room environment conditions are supposed, close to 1 atm pressure, 293 K (20 °C), and 0% humidity.
Бұрынғы қолданылуы
1918 жылға дейін көптеген мамандар мен ғалымдар метрикалық бірліктер жүйесін қолдана отырып, газ көлемін көрсету үшін температура мен қысымның стандарттық жағдайларын анықтады. Сол жылдары британдық немесе АҚШ жүйесін қолданатын адамдар үшін ең көп қолданылатын стандарттық жағдай және 14.696 psi (1 атм) болды, себебі оны мұнай және газ өнеркәсібі бүкіл әлемде дерлік қолданды. Аталған анықтамалар енді екі жүйеде де ең көп қолданылмайды.
Халықаралық стандартты атмосфера
Аэронавтика және сұйықтық динамикасында "Халықаралық стандартты атмосфера" (ХСА) – әрбір биіктіктегі қысым, температура, тығыздық және дыбыс жылдамдығының сипаттамасы. Халықаралық стандартты атмосфера орташа ендіктердегі атмосфера жағдайларын көрсетеді. АҚШ-та бұл ақпарат теңіз деңгейінен 65 000 футқа дейінгі барлық биіктіктерде "Халықаралық стандартты атмосферамен" толық сәйкес келеді.
Стандартты зертханалық шарттар
Стандартты температура мен қысымның көптеген анықтамалары стандартты зертханалық температурадан температура жағынан айтарлықтай өзгешестік танытады (мысалы, 0 °C пен ~25 °C), сондықтан көбінесе "стандартты зертханалық жағдайларға" сілтеме жасалады (ол "температура мен қысымның стандартты жағдайлары" терминінен мағынасы жақын болғанымен, сөзбе-сөз түсіндіргенде айырмашылығы бар, сондықтан осылай аталады). Дегенмен, зертханадағы "стандартты" температура мен қысым географиялық жағдайға байланысты болады, себебі әлемнің әртүрлі аймақтары климат, биіктік және жұмыс орындарында жылуды/салқындатуды қолдану деңгейі бойынша ерекшеленеді. Мысалы, Австралияның Жаңа Оңтүстік Уэльс штатындағы мектептер стандартты зертханалық жағдай үшін 25 °C және 100 кПа қолданады. ASTM International кондициялауға қатысты стандартты ASTM E41 терминологиясын және нақты материалдар мен сынақ әдістері үшін жүздеген арнайы шарттарды жариялаған. Басқа стандарттау ұйымдары да арнайы стандартты сынақ шарттарын ұсынады.
Газдың молярлық көлемі
Газдың молярлық көлемін көрсету кезінде, газдың көлемін немесе көлемдік ағындылығын көрсету кезінде қолданылатын температура мен қысымның эталондық шарттарын көрсету маңызды. Температура мен қысымның эталондық жағдайларын көрсетпей, газдың молярлық көлемін айтудың мәні өте аз және шатастыруға әкелуі мүмкін. Стандартты жағдайға (STP) жақын және атмосфералық қысымдағы газдардың молярлық көлемін идеалдық газ заңының көмегімен әдетте жеткілікті дәлдігімен есептеуге болады. Кез келген идеалдық газдың молярлық көлемін төмендегідей түрлі стандартты анықтамалық жағдайларда есептеуге болады:
Vm = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm3/mol at 0 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm3/mol at 0 °C and 100 kPa
Vm = 8.3145 × 288.15 / 101.325 = 23.645 dm3/mol at 15 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm3/mol at 25 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm3/mol at 25 °C and 100 kPa
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 379.48 ft3/lbmol at 60 °F and 14.696 psi (or about 0.8366 ft3/gram mole)
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.730 = 378.61 ft3/lbmol at 60 °F and 14.73 psi
Technical literature can be confusing because many authors fail to explain whether they are using the ideal gas constant R, or the specific gas constant Rs. The relationship between the two constants is Rs = R / m, where m is the molecular mass of the gas. The US Standard Atmosphere (USSA) uses 8.31432 m3·Pa/(mol·K) as the value of R. However, the USSA in 1976 does recognize that this value is not consistent with the values of the Avogadro constant and the Boltzmann constant.
Vm = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 дм³/моль 0 °C және 101.325 кПа кезінде
Vm = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 дм³/моль 0 °C және 100 кПа кезінде
Vm = 8.3145 × 288.15 / 101.325 = 23.645 дм³/моль 15 °C және 101.325 кПа кезінде
Vm = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 дм³/моль 25 °C және 101.325 кПа кезінде
Vm = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 дм³/моль 25 °C және 100 кПа кезінде
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 379.48 фут³/лбмоль 60 °F және 14.696 фунт/дюйм² кезінде (немесе шамамен 0.8366 фут³/грамм-моль)
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.730 = 378.61 фут³/лбмоль 60 °F және 14.73 фунт/дюйм² кезінде
Vm = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm3/mol at 0 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm3/mol at 0 °C and 100 kPa
Vm = 8.3145 × 288.15 / 101.325 = 23.645 dm3/mol at 15 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm3/mol at 25 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm3/mol at 25 °C and 100 kPa
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 379.48 ft3/lbmol at 60 °F and 14.696 psi (or about 0.8366 ft3/gram mole)
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.730 = 378.61 ft3/lbmol at 60 °F and 14.73 psi
Technical literature can be confusing because many authors fail to explain whether they are using the ideal gas constant R, or the specific gas constant Rs. The relationship between the two constants is Rs = R / m, where m is the molecular mass of the gas. The US Standard Atmosphere (USSA) uses 8.31432 m3·Pa/(mol·K) as the value of R. However, the USSA in 1976 does recognize that this value is not consistent with the values of the Avogadro constant and the Boltzmann constant.
Көптеген авторлар идеалдық газ тұрақтысы R немесе нақты газ тұрақтысы Rs қолданылып жатқанын түсіндірмейтіндіктен, техникалық әдебиеттер шатастыру тудыруы мүмкін. Екі тұрақтының арасындағы қатынас Rs = R / m, мұнда m – газдың молекулалық массасы. АҚШ стандартты атмосферасы (USSA) R мәнін 8.31432 м³·Па/(моль·К) деп қолданады. Алайда, 1976 жылғы USSA бұл мән Авогадро тұрақтысы мен Болцман тұрақтысының мәндерімен сәйкес келмейтінін мойындайды.
Vm = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm3/mol at 0 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm3/mol at 0 °C and 100 kPa
Vm = 8.3145 × 288.15 / 101.325 = 23.645 dm3/mol at 15 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm3/mol at 25 °C and 101.325 kPa
Vm = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm3/mol at 25 °C and 100 kPa
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 379.48 ft3/lbmol at 60 °F and 14.696 psi (or about 0.8366 ft3/gram mole)
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.730 = 378.61 ft3/lbmol at 60 °F and 14.73 psi
Technical literature can be confusing because many authors fail to explain whether they are using the ideal gas constant R, or the specific gas constant Rs. The relationship between the two constants is Rs = R / m, where m is the molecular mass of the gas. The US Standard Atmosphere (USSA) uses 8.31432 m3·Pa/(mol·K) as the value of R. However, the USSA in 1976 does recognize that this value is not consistent with the values of the Avogadro constant and the Boltzmann constant.