標準温度と圧力

標準温度および圧力( STP ) または温度および圧力の標準条件は、異なるデータセット間の比較を可能にするために用いられる、実験測定のさまざまな標準条件セットです。最もよく用いられる標準は、国際純正・応用化学連合(IUPAC) および米国国立標準技術研究所(NIST) の標準ですが、これらは普遍的に受け入れられているわけではありません。他の組織では、さまざまな定義を確立しています。

産業や商業では、気体や液体の体積や、体積流量（気体の体積は温度と圧力によって大きく変化する）などの関連量を表わすために、標準立方メートル毎秒（Sm ³ /s）や標準立方メートル毎秒（Nm ³ /s）などの温度と圧力の標準状態が必要になることがよくあります。

多くの技術出版物 (書籍、雑誌、機器や機械の広告) では、単に「標準条件」と記載されているだけで、具体的には示されていません。多くの場合、この用語は古い「標準条件」または「NC」に置き換えられています。特殊なケースでは、これが混乱やエラーにつながる可能性があります。適切な実践では、常に温度と圧力の基準条件を取り入れます。特に明記されていない場合は、1 気圧、273.15 K (0 °C)、湿度 0% に近い室内環境条件が想定されます。

定義

化学分野では、IUPACは1982年に標準温度と標準圧力の定義を変更した。^[1]^[2]

1982 年まで、STP は温度273.15 K (0 °C、32 °F)、絶対圧力1 atm (101.325 kPa ) と定義されていました。
1982 年以来、STP は温度273.15 K (0 °C、32 °F)、絶対圧力10 ⁵ Pa (100 kPa、1 bar )として定義されています。

NISTは、温度20℃（293.15 K、68 °F）と絶対圧力1気圧（14.696 psi、101.325 kPa）を使用しています。^[3]この標準は、常温常圧（ NTPと略記）とも呼ばれます。ただし、NISTが熱力学実験に使用している一般的な温度と圧力は、298.15 K（25℃、77 °F）と1 bar（14.5038 psi、100 kPa）です。^[4]^[5] NISTは、これら2つの値が互いに完全に一致していないことに注意しながらも、精製石油製品の温度補正に15℃（288.15 K、59 °F）を使用しています。^[6]

天然ガスおよび類似の流体に対するISO 13443標準基準条件は、288.15 K（15.00 °C、59.00 °F）および101.325 kPaである。[ 7 ^] 対照的に、アメリカ石油協会は60 °F（15.56 °C、288.71 K）を採用している。^[8]

過去の使用例

1918年以前、メートル法の単位系を使用する多くの専門家や科学者は、ガスの体積を表すための温度と圧力の標準参照条件を15°C（288.15K、59.00°F）と101.325kPa（1.00atm、760Torr）と定義していました。同じ時期に、帝国単位系または米国慣用単位系を使用する人々にとって最も一般的に使用されていた標準参照条件は、60°F（15.56°C、288.71K）と14.696psi（1atm）でした。これは、世界中の石油およびガス業界でほぼ普遍的に使用されていたためです。上記の定義は、どちらの単位系でももはや最も一般的に使用されていません。^[9]

現在の使用状況

現在、世界中の組織でさまざまな標準参照条件の定義が使用されています。以下の表にいくつか挙げていますが、他にもたくさんあります。これらの組織の中には、過去に別の基準を使用していたものもあります。たとえば、IUPAC は 1982 年以降、標準参照条件を 0 °C および 101.325 kPa (1 atm) という旧基準とは対照的に、0 °C および 100 kPa (1 bar) と定義しています。^[2]新しい値は高度約 112 メートルでの平均大気圧であり、これは人間の居住地の全世界の中央高度 (194 m) に近いものです。^[10]

ヨーロッパ、オーストラリア、南米の天然ガス会社は、標準ガス容積基準条件として15℃（59℉）および101.325kPa（14.696psi）を採用しており、標準立方メートルを定義するための基本値として使用されています。^[11]^[12]^[13]また、国際標準化機構（ISO）、米国環境保護庁（EPA）、および国立標準技術研究所（NIST）はそれぞれ、さまざまな規格や規制の中で標準基準条件の定義を複数持っています。

略語:

EGIA: 電気およびガス検査法（カナダ）
SATP: 標準周囲温度および圧力
SCF: 標準立方フィート

国際標準大気

航空学と流体力学において、「国際標準大気」（ISA）は、各高度における圧力、温度、密度、音速の仕様である。標準平均海面では、温度15 °C（59 °F）、圧力101,325パスカル（14.6959 psi）（1気圧）、密度1.2250キログラム/立方メートル（0.07647ポンド/立方フィート）と規定されている。また、温度減率は1kmあたり-6.5 °C（-11.7 °F）（1,000フィートあたり約-2 °C（-3.6 °F））と規定されている。^[45]^[46]

国際標準大気は、中緯度の大気の状態を代表しています。米国では、この情報は米国標準大気として指定されており、これは海抜 65,000 フィートまでのすべての高度における「国際標準大気」と同一です。^{[引用が必要]}

標準的な実験室条件

標準温度と標準圧力の定義の多くは、標準的な実験室温度と温度が大きく異なるため（例：0 °C と約 28 °C）、しばしば「標準実験室条件」（文字通りに解釈すると意味的にほぼ同一であるにもかかわらず、「温度と圧力の標準条件」という用語とは異なるように意図的に選択された用語）が参照されます。しかし、「標準」実験室温度と圧力が何であるかは、世界のさまざまな地域で気候、高度、職場での暖房/冷房の使用度が異なることを考えると、必然的に地理的に制限されます。たとえば、オーストラリアのニューサウスウェールズ州の学校では、標準的な実験室条件として 25 °C、100 kPa を使用しています。^[47]ASTM International は、標準ASTM E41 - 条件付けに関する用語と、特定の材料および試験方法に関する数百の特別な条件を発行しています。他の標準化団体も、専門的な標準試験条件を持っています。^[^要出典^]

気体のモル体積

ガスのモル容積を記載する場合、ガスの体積や体積流量を表記する場合と同様に、温度と圧力の適用可能な基準条件を示すことが重要です^[48]。温度と圧力の基準条件を示さずにガスのモル容積を記載してもほとんど意味がなく、混乱を招く可能性があります。

標準温度付近および大気圧での気体のモル体積は、理想気体の法則を使用することで、通常は十分な精度で計算できます。理想気体のモル体積は、以下に示すように、さまざまな標準参照条件で計算できます。

V _m = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm ³ /mol 0 °C、101.325 kPaで
V _m = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm ³ /mol（0℃、100kPa）
V _m = 8.3145 × 288.15 / 101.325 = 23.645 dm ³ /mol（15℃、101.325 kPa）
V _m = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm ³ /mol（25℃、101.325 kPa）
V _m = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm ³ /mol（25℃、100 kPa）
V _m = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 60 °F および 14.696 psi で379.48 ft ^{3 /lbmol (または約 0.8366 ft}³ /グラムモル)
V _m = 10.7316 × 519.67 / 14.730 = 378.61 ft ³ /lbmol、60 °F、14.73 psi

技術文献では、多くの著者が理想気体定数 R を使用しているのか、それとも比気体定数R _{s を}使用しているのかを説明していないため、混乱を招くことがあります。2 つの定数の関係はR _s = R / mで、ここでm はガスの分子量です。

米国標準大気（USSA）では、 Rの値として8.31432 m ^{3 ·Pa/(mol·K)が使用されています。しかし、1976年のUSSAでは、この値が}アボガドロ定数やボルツマン定数の値と一致しないことを認識しています。^[49]

参照

環境チャンバー
ISO 1 – 幾何学的製品仕様の標準基準温度
参照大気モデル
室温
標準海面条件
標準状態

説明ノート

^ 圧力は 750 mmHgと指定されています。ただし、水銀は温度が上昇すると膨張するため、 mmHgは温度に依存します。ここでは 0～20 °C の範囲の値が示されています。
^ 標準は、指定されていない温度で 29.92 inHgとされています。これは、おそらく標準圧力 101.325 kPa に相当し、32 °F (0 °C) で約 29.921 inHg に変換されます。

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外部リンク

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