Condições padrão para temperatura e pressão - Standard conditions for temperature and pressure

Temperatura e pressão padrão ( STP ) são conjuntos padrão de condições para medições experimentais a serem estabelecidas para permitir comparações entre diferentes conjuntos de dados. Os padrões mais usados ​​são os da União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) e do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), embora não sejam padrões universalmente aceitos. Outras organizações estabeleceram uma variedade de definições alternativas para suas condições de referência padrão.

Na química, a IUPAC mudou a definição de temperatura e pressão padrão em 1982:

STP não deve ser confundido com o estado padrão comumente usado em avaliações termodinâmicas da energia de Gibbs de uma reação.

O NIST usa uma temperatura de 20 ° C (293,15 K, 68 ° F) e uma pressão absoluta de 1 atm (14,696 psi, 101,325 kPa). Esse padrão também é chamado de temperatura e pressão normais (abreviado como NTP ). No entanto, uma temperatura e pressão comuns em uso pelo NIST para experimentos termodinâmicos é 298,15 K (25 ° C , 77 ° F ) e 1 bar (14,5038 psi , 100 kPa) . O NIST também usa "15 ° C (60 ° F)" para a compensação de temperatura de produtos de petróleo refinado, apesar de observar que esses dois valores não são exatamente consistentes um com o outro.

As condições métricas padrão internacionais para gás natural e fluidos semelhantes são 288,15 K (15,00 ° C; 59,00 ° F) e 101,325 kPa.

Na indústria e no comércio , as condições padrão de temperatura e pressão são muitas vezes necessárias para definir as condições de referência padrão para expressar os volumes de gases e líquidos e quantidades relacionadas, como a taxa de fluxo volumétrico (os volumes de gases variam significativamente com a temperatura e pressão) : metros cúbicos padrão por segundo (Sm 3 / s) e metros cúbicos normais por segundo (Nm 3 / s).

No entanto, muitas publicações técnicas (livros, periódicos, anúncios de equipamentos e máquinas) simplesmente declaram "condições padrão" sem especificá-las; frequentemente substituindo o termo por " condições normais " mais antigas , ou "NC". Em casos especiais, isso pode levar a confusão e erros. A boa prática sempre incorpora as condições de referência de temperatura e pressão. Se não for declarado, algumas condições ambientais são supostas, próximas a 1 atm de pressão, 293 K (20 ° C) e 0% de umidade.

Definições

Usos anteriores

Antes de 1918, muitos profissionais e cientistas que utilizavam o sistema métrico de unidades definiam as condições de referência padrão de temperatura e pressão para expressar volumes de gás como sendo 15 ° C (288,15 K; 59,00 ° F) e 101,325  kPa (1,00  atm ; 760  Torr ). Durante esses mesmos anos, as condições de referência padrão mais comumente usadas para pessoas que usam o sistema imperial ou costumeiro dos EUA era 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 K) e 14,696  psi (1 atm) porque era quase universalmente usado pelo petróleo e indústrias de gás em todo o mundo. As definições acima não são mais as mais comumente usadas em qualquer um dos sistemas de unidades.

Uso atual

Muitas definições diferentes de condições de referência padrão estão sendo usadas atualmente por organizações em todo o mundo. A tabela abaixo lista alguns deles, mas existem mais. Algumas dessas organizações usaram outros padrões no passado. Por exemplo, a IUPAC tem, desde 1982, definido as condições de referência padrão como sendo 0 ° C e 100 kPa (1 bar), em contraste com seu antigo padrão de 0 ° C e 101,325 kPa (1 atm). O novo valor é a pressão atmosférica média a uma altitude de cerca de 112 metros, que está mais próxima da altitude média mundial de habitação humana (194 m).

As empresas de gás natural na Europa, Austrália e América do Sul adotaram 15 ° C (59 ° F) e 101,325 kPa (14,696 psi) como suas condições de referência de volume de gás padrão, usadas como valores base para definir o metro cúbico padrão . Além disso, a Organização Internacional de Padronização (ISO), a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) têm, cada um, mais de uma definição de condições de referência padrão em seus vários padrões e regulamentos.

Condições de referência padrão em uso atual
Temperatura Pressão Umidade
relativa

(%)
Editando ou estabelecendo entidade
° C ° F kPa mmHg psi inHg
0 32 100.000 750,06 14,5038 29.530   IUPAC (STP) desde 1982
0 32 101,325 760,00 14.6959 29.921   NIST , ISO 10780, anteriormente IUPAC (STP) até 1982
15 59 101,325 760,00 14.6959 29.921 0 ICAO 's ISA , ISO 13443, EEE , EGIA (SI Definition)
20 68 101,325 760,00 14.6959 29.921   EPA , NIST . Isso também é chamado de NTP, temperatura e pressão normais.
22 71,6 101,325 760,00 14.6959 29.921 20–80 Associação Americana de Físicos em Medicina
25 77 100.000 750,06 14,5038 29.530   IUPAC (SATP)
25 77 101,325 760,00 14.6959 29.921   EPA
20 68 100.000 750,06 14,5038 29.530 0 CAGI
15 59 100.000 750,06 14,5038 29.530   SPE
20 68 101,3 760 14,69 29,9 50 ISO 5011
20 68 101,33 760,0 14,696 29,92 0 GOST 2939-63
15,56 60 101,33 760,0 14,696 29,92   SPE, US OSHA , SCAQMD
15,56 60 101,6 762 14,73 30,0   EGIA (Definição do Sistema Imperial)
15,56 60 101,35 760,21 14,7 29,93   US DOT (SCF)
15 59 99,99 750,0 14,503 29,53 78 US Army Standard Metro
15 59 101,33 760,0 14,696 29,92 60 ISO 2314, ISO 3977-2
21,11 70 101,3 760 14,70 29,92 0 AMCA , densidade do ar = 0,075 lbm / pé 3 . Este padrão AMCA se aplica apenas ao ar;
A Compressed Gas Association [CGA] aplica-se ao uso de gás industrial nos EUA
15 59 101,3 760 14,70 29,92   Federal Aviation Administration (FAA)
20 68 101,325 760,00 14.6959 29.921 0 EN 14511-1: 2013
15 59 101,325 760,00 14.6959 29.921 0 ISO 2533: 1975 ISO 13443: 2005, ISO 7504: 2015
0 32 101,325 760,00 14.6959 29.921 0 DIN 1343: 1990

Abreviações:

  • EGIA: Lei de Inspeção de Eletricidade e Gás (do Canadá)
  • SATP: Temperatura e pressão ambiente padrão
  • SCF: Pé Cúbico Padrão

Atmosfera Padrão Internacional

Em aeronáutica e dinâmica de fluidos, a " Atmosfera Padrão Internacional " (ISA) é uma especificação de pressão, temperatura, densidade e velocidade do som em cada altitude. A atmosfera padrão internacional é representativa das condições atmosféricas em latitudes médias. Nos EUA, esta informação é especificada como a atmosfera padrão dos EUA, que é idêntica à "Atmosfera padrão internacional" em todas as altitudes de até 65.000 pés acima do nível do mar.

Condições padrão de laboratório

Como muitas definições de temperatura e pressão padrão diferem em temperatura significativamente das temperaturas padrão de laboratório (por exemplo, 0 ° C vs. ~ 25 ° C), a referência é frequentemente feita a "condições padrão de laboratório" (um termo deliberadamente escolhido para ser diferente do termo "condições padrão para temperatura e pressão", apesar de sua quase identidade semântica quando interpretada literalmente). No entanto, o que é uma temperatura e pressão "padrão" de laboratório é inevitavelmente limitada pela geografia, visto que diferentes partes do mundo diferem em clima, altitude e grau de uso de calor / resfriamento no local de trabalho. Por exemplo, escolas em New South Wales , Austrália usam 25 ° C a 100 kPa para as condições laboratoriais padrão. ASTM International publicou a Norma ASTM E41 - Terminologia Relativa ao Condicionamento e centenas de condições especiais para materiais e métodos de teste específicos . Outras organizações de padrões também têm condições de teste padrão especializadas.

Volume molar de um gás

É tão importante indicar as condições de referência de temperatura e pressão aplicáveis ​​ao declarar o volume molar de um gás quanto ao expressar um volume de gás ou vazão volumétrica. Declarar o volume molar de um gás sem indicar as condições de referência de temperatura e pressão tem muito pouco significado e pode causar confusão.

O volume molar de gases em torno de STP e na pressão atmosférica pode ser calculado com uma precisão que geralmente é suficiente usando a lei dos gases ideais . O volume molar de qualquer gás ideal pode ser calculado em várias condições de referência padrão, conforme mostrado abaixo:

  • V m = 8,3145 × 273,15 / 101,325 = 22,414  dm 3 / mol a 0 ° C e 101,325 kPa
  • V m = 8,3145 × 273,15 / 100.000 = 22,711 dm 3 / mol a 0 ° C e 100 kPa
  • V m = 8,3145 × 298,15 / 101,325 = 24,466 dm 3 / mol a 25 ° C e 101,325 kPa
  • V m = 8,3145 × 298,15 / 100.000 = 24,790 dm 3 / mol a 25 ° C e 100 kPa
  • V m = 10,7316 × 519,67 / 14,696 = 379,48 pés 3 / lbmol a 60 ° F e 14,696 psi (ou cerca de 0,8366 pés 3 / grama mol)
  • V m = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 ft 3 / lbmol a 60 ° F e 14,73 psi

A literatura técnica pode ser confusa porque muitos autores falham em explicar se estão usando a constante de gás ideal R ou a constante de gás específica R s . A relação entre as duas constantes é R s = R / m , onde m é a massa molecular do gás.

A atmosfera padrão dos EUA (USSA) utiliza 8,31432 m 3 · Pa / (mol · K) como o valor de R . No entanto, o USSA, 1976 reconhece que este valor não é consistente com os valores da constante de Avogadro e da constante de Boltzmann.

Veja também

Notas explicativas

Referências

links externos