標準温度圧力 (STP )、または標準温度・圧力条件とは 、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、実験測定のための様々な標準条件のことです。最も広く用いられているのは 、国際純正・応用化学連合 (IUPAC)と米国国立標準技術研究所 (NIST)の標準ですが、これらは必ずしも普遍的に受け入れられているわけではありません。他の組織も、様々な独自の定義を定めています。
産業 や商業 においては、気体や液体の体積、および体積 流量などの関連量を表現するために、温度と圧力の標準条件が必要となることがよくあります(気体の体積は温度と圧力によって大きく変化します)。標準立方メートル毎秒 (Sm 3 /s)と標準立方メートル毎秒(Nm 3 /s)などです。
多くの技術出版物(書籍、雑誌、機器・機械の広告など)では、具体的な条件を明記せずに「標準条件」とだけ記載されていることが多く、しばしば古い用語である「通常条件」または「NC」に置き換えられています。しかし、特殊なケースでは、これが混乱や誤りを招く可能性があります。適切な実施方法としては、常に温度と圧力の基準条件を明記することが推奨されます。特に明記されていない場合は、 1 気圧 、25 ℃(77.00 °F) 、湿度 0%に近い室内環境条件 を想定します。
定義
主な定義 化学 において、IUPACは 1982年 に標準温度と圧力の定義を変更しました。[ 1 ] [ 2 ]
1982年までは、STPは温度273.15 K (0.00 ° C ; 32.00 °F ) と絶対圧力 1 atm (101,325.000 Pa ) として定義されていました。 1982年以来、STPは温度273.15K (0.00 ℃、32.00 °F) および絶対圧力1 バール (100,000.000Pa ) として定義されています。 IUPACはまた、SATP(標準周囲温度および圧力)を298.15 K (25.00 °C ; 77.00 °F ) の温度と正確に1 atm(101.325 kPa) の絶対圧力と定義している。[ 3 ]
NIST は 、温度20 °C (293.15 K; 68.00 °F) と絶対圧力1 atm (101.325 kPa) を使用しています。[ 4 ] この標準は、標準温度圧力 ( NTPと略される) とも呼ばれます。ただし、NIST が 熱力学 実験で使用している一般的な温度と圧力は、 298.15 K (25.00 °C; 77.00 °F) と1 bar (100.000 kPa) です。[ 5 ] [ 6 ] NIST は、精製石油 製品の温度補償に15 °C (288.15 K; 59.00 °F) も使用していますが、これら 2 つの値は厳密には一致していないと指摘しています。[ 7 ]
ISO 13443 の 天然 ガス および類似流体 の標準参照条件は288.15 K (15.00 °C; 59.00 °F) および1 atm (101.325 kPa) です。[ 8 ] 一方、米国石油協会は 60 °F (15.56 °C; 288.71 K) を採用しています。[ 9 ]
過去の使用例 1918 年以前、メートル法を使用する多くの専門家や科学者は 、気体の体積 を表すための温度と圧力の標準基準条件を15 °C (288.15 K ; 59.00 °F ) と101.325 kPa (1.00 atm ; 760 Torr ) と定義していました。同じ時期に、ヤード・ポンド法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基準条件は 60 °F (15.56 °C ; 288.71 K) と 14.696 psi (1.00 atm) でした。これは、石油 およびガス 産業 で 世界 的 にほぼ 普遍 的 に使用 されていたためです。上記の定義は、現在ではどちらの単位系でも最も一般的に使用されているものではありません。[ 10 ]
国際標準大気 航空学 および流体力学 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、および音速の仕様です。標準平均海面 では、温度が15 °C (59 °F) 、圧力が101,325 パスカル (14.6959 psi) (1 atm )、密度が1.2250 キログラム/立方メートル (0.07647 lb/cu ft) と規定されています。また、気温減率 が -6.5 °C (-11.7 °F)/ km (約 -2 °C (-3.6 °F)/ 1,000フィート) と規定されています。[ 45 ] [ 46 ]
国際標準大気は、中緯度地域の大気状態を代表するものです。米国では、この情報は米国標準大気 として規定されており、海抜65,000フィートまでのすべての高度において「国際標準大気」と同一です。
標準的な実験室条件下 標準温度と圧力の定義の多くは、標準実験室温度と温度が大きく異なるため (たとえば 0 °C と ~28 °C)、しばしば「標準実験室条件」が参照されます (この用語は、文字通りに解釈すると意味的にほぼ同じであるにもかかわらず、「温度と圧力の標準条件」という用語とは意図的に異なるように選択されています)。しかし、「標準」実験室 温度と圧力とは何かは、世界のさまざまな地域で気候、標高、職場での暖房/冷房の使用度合いが異なるため、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、標準実験室条件として25 °C、100 kPa を使用しています。[ 47 ] ASTM インターナショナルは、 標準 ASTM E41 - 調整に関する用語と、特定の材料と試験方法 に関する数百の特別な条件を公開しています。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。
気体のモル体積 気体のモル体積 [ 48 ] を示す場合、気体の体積や体積流量を表す場合と同様に、適用可能な温度と圧力の基準条件を示すことが重要です。温度と圧力の基準条件を示さずに気体のモル体積を示すことはほとんど意味がなく、混乱を招く可能性があります。
標準状態(STP)付近および大気圧下における気体のモル体積は、理想気体の法則 を用いることで、通常は十分な精度で計算できる。以下に示すように、様々な標準参照条件下における理想気体のモル体積を計算することができる。
V m = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm 3 /mol (0 °C、101.325 kPa) V m = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm 3 /mol (0 °C、100 kPa)V m = 8.3145 × 288.15 / 101.325 = 23.645 dm 3 /mol (15 °C、101.325 kPa)V m = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm 3 /mol (25 °C、101.325 kPa)V m = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm 3 /mol (25 °C、100 kPa)V m = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 379.48 ft 3 /lbmol (60 °F、14.696 psi) (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。これら2つの定数の関係はR s = R / m で表され、m は気体の分子量 です。
米国標準大気 (USSA)は、R の値として8.31432 m 3 ·Pa/(mol·K) を使用しています。しかし、USSA は 1976 年に、この値が アボガドロ定数 とボルツマン定数 の値と一致しないことを認識しています。[ 49 ]
解説 1 2 電気・ガス検査法(カナダ)。 ↑ 圧力は750mmHgと規定されています。 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 ℃の範囲の値を ↑ 標準値は、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 を 32 °F (0 °C) で約 29.921 inHg に換算したものに相当します。
参考文献 1 2 3 A. D. マクノートと A. ウィルキンソン (1997)。ニチ、ミロスラフ。ジラート、ジジー。コシャタ、ベドジヒ。ジェンキンス、オーブリー。アラン・マクノート(編)。IUPAC。化学用語大要 (PDF) (第 2 版)。オックスフォード: Blackwell Scientific Publications。 p. 54.土井 :10.1351/ゴールドブック。ISBN 0-632-03583-8 気体の標準状態: ...圧力は 10 5 パスカルです。以前の標準絶対圧力 である 1 atm (101.325 kPa に相当) は、1982 年に 100 kPa に変更されました。IUPACは、以前の圧力の使用を中止することを推奨しています。 1 2 A. D. McNaught および A. Wilkinson (1997). 「標準圧力」 . IUPAC. 化学用語集 (第 2 版). オックスフォード: Blackwell Scientific Publications. doi : 10.1351/goldbook.S05921 . ISBN 978-0-9678550-9-7 。1 2 「CRC化学物理ハンドブック」、環境の定義、第1-26章、第95版、William M. Haynes編、CRC Press、フロリダ州ボカラトン、2014年。 ↑ Doiron, Theodore D. (2007 年 1 月). "20 度摂氏 - 工業用寸法測定の標準基準温度の短い歴史" . NIST . 112 (1): 1– 23. doi : 10.6028/jres.112.001 . PMC 4654601 . PMID 27110451 . ↑ ヘルリッヒ、カール S. (2008-11-14). 現代熱力学と統計力学 . Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-540-85418-0 。↑ 「NIST化学ウェブブックガイド」 . webbook.nist.gov . 2020年10月6日 取得 。 ↑ 「計量および測定機器の仕様、許容差、およびその他の技術要件」 (PDF) 3-1 ページ。 1 2 天然ガス -標準参照条件(ISO 13443) 。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。1996年。 ↑ API石油測定 ↑ Doiron, Ted (2007 年 1 月~2 月) 「20 ° C – 工業用寸法測定の標準基準温度の短い歴史」 国立 標準技術研究所研究ジャーナル 112 (1): 1– 23. doi : 10.6028/jres.112.001 . PMC 4654601 . PMID 27110451 . ↑ Cohen, Joel E.; Small, Christopher (1998年11月24日). "標高による人口分布: 標高による人口分布" . Proceedings of the National Academy of Sciences . 95 (24): 14009– 14014. Bibcode : 1998PNAS...9514009C . doi : 10.1073/pnas.95.24.14009 . PMC 24316 . PMID 9826643 . ↑ Gassco 。 「概念 – 標準立方メートル (scm)」 。 2007 年 10 月 18 日の オリジナルからアーカイブ 。2008 年 7 月 25 日取得。Scm : 標準立方メートルの一般的な略語 。標準状態における立方メートルのガス。標準状態とは、大気圧 1.01325 bar 、温度 15°C と定義される。この単位はガスの体積の尺度を提供する。 ↑ Nord Stream (2007年10月)。 「バルト海におけるNord Streamパイプラインルートの現状」 (PDF) 。 2008年2月16日に オリジナル (PDF)からアーカイブ済み。 2008年7月25日 取得 。bcm : 10億立方メートル(標準立方メートル – 標準状態におけるガスの立方メートル。標準状態とは、大気圧1気圧 、温度15 ℃と定義される。) ↑ メトロガス (2004年6月)。 「天然ガス売買契約」 。 2008年7月25日 取得 。 標準状態の天然ガスとは、摂氏15度の温度と101.325キロパスカルの圧力で1立方メートルの体積を占める天然ガスの量を意味する。 ↑ NIST (1989). "NIST 標準参照データベース 124 – 電子、陽子、およびヘリウムイオンの阻止能と飛程表" 。2010年 10 月 6 日の オリジナル からアーカイブ。2008 年 7 月 25 日に取得 。 プログラムに物質を理想気体として扱うようにする場合は、密度は M / V で与えられると仮定されます。ここで、 M はガスのグラム分子量、 V は標準状態 (0 度 C、1気圧) で の 22414 cm 3 のモル体積です。 ↑ ISO (1994). "ISO 10780:1994 : 固定発生源排出物 - ダクト内のガス流の速度と体積流量の測定" 。 ↑ ロバート・C・ウィースト編(1975)。 物理化学ハンドブック (第56 版)。CRC Press。pp. F201 – F206。ISBN 978-0-87819-455-1 。↑ 液体および気体化石燃料の抽出、一次処理および積載(排出量インベントリガイドブック B521、活動 050201 – 050303) (PDF) 。デンマーク、コペンハーゲン:欧州環境庁。1999 年 9 月。 1 2 カナダ政府、司法省。 「電気およびガス検査規則」 。laws.justice.gc.ca 。2005年1月3日にオリジナルからアーカイブ済み 。 2026 年 1 月29日 に取得。 ↑ 「新規発生源の性能基準」、40 CFR—環境保護、第I章、第60部、第60.2節、1990年。 ↑ Wright, JD; Johnson, AN; Moldover, MR (2003). "PVTtガス流量標準の設計と不確実性" (PDF) . Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology . 108 (1): 21– 47. doi : 10.6028/jres.108.004 . PMC 4844527 . PMID 27413592 . 2004年7月21日に オリジナル (PDF) からアーカイブ済み。 ↑ (NTP、標準温度・標準気圧とも呼ばれる。) ↑ 「STPとNTPの違いは何ですか?」 。 Socratic 。 2015年11月27日の オリジナルからアーカイブ済み。 2018年8月28日 取得 。 ↑ Almond, Peter R.; Biggs, Peter J.; Coursey, BM; Hanson, WF; Huq, M. Saiful; Nath, Ravinder; Rogers, DWO (1999). "AAPM の TG-51 プロトコルによる高エネルギー光子および電子ビームの臨床参照線量測定" . Medical Physics . 26 (9): 1847– 1870. Bibcode : 1999MedPh..26.1847A . doi : 10.1118/1.598691 . PMID 10505874 . S2CID 12687636 . ↑ 「国家一次および二次大気質基準」、40 CFR—環境保護、第I章、第50部、第50.3節、1998年。 ↑ 「用語集」 。米国オハイオ州クリーブランド:圧縮空気・ガス協会。2002年。 2007年9月2日に オリジナル からアーカイブ済み。 1 2 「SIメートル法単位系とSPEメートル法標準(1982)」 (PDF) 。石油技術者協会。標準温度(24ページ)と表2.3の注記(PDF 42ページ中25ページ目)では、標準立方フィートと標準立方メートルの2つの異なる参照条件セットが定義されています。 ↑ 吸気フィルター(ISO 5011:2002) 。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。2002年。 ↑ 「液化石油ガスの貯蔵および取り扱い」および「無水アンモニアの貯蔵および取り扱い」、29 CFR—労働、第 XVII 章—労働安全衛生局、パート 1910、セクション 1910.110 および 1910.111、1993 LPG の貯蔵/取り扱い。 ↑ 「規則102、用語の定義(標準条件)」、2004年12月改正、米国カリフォルニア州ロサンゼルス、南海岸大気質管理地区(SCAQMD)規則102 ↑ 「49 CFR § 171」 。 2018年 5月22日 取得 。 ↑ Sierra Bullets。 「第 3 章 – 高度と大気条件の影響 (外部弾道セクション)」 。 ライフルおよびハンドガン再装填マニュアル (第 5 版)。米国ミズーリ州セダリア。2006 年 3 月 9 日に オリジナルからアーカイブ済み。2006 年 2 月 3 日 に取得 。 ↑ ガスタービン -受入試験(ISO 2314:2009) (第2 版)。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。2009年。 ↑ ガスタービン -調達 -第2部:標準参照条件及び定格(ISO 3977-2:1997) 。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。1997年。 ↑ 「ASHRAEハンドブックオンライン」 。www.ashrae.org 。 2023年8月9日 取得 。 ↑ ANSI/AMCA規格210「ファンの空力性能評価のための試験方法」は、2007年10月17日にアクセスしたhttp://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdfから示唆されている。 ↑ このAMCA規格は空気のみに適用されます。圧縮ガス協会[CGA]は、米国における工業用ガスの使用に適用されます。 ↑ 協会、圧縮ガス(2012年12月6日)。 圧縮ガスハンドブック 。シュプリンガー 。ISBN 9781461306733 2017年11月22日 取得 。↑ パイロット航空知識ハンドブック (PDF) 。米国運輸省連邦航空局。2016年 。4-3 ページ 。 ↑ 空調機、液体冷却パッケージ、および電気駆動コンプレッサーを備えたヒートポンプ(空間の暖房および冷房用) 。英国:BSI EN。2013。 ↑ 標準大気 。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。1975年。 ↑ 天然ガス - 標準参照条件 。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。1996年。 ↑ ガス分析 - 用語集 。スイス、ジュネーブ:国際標準化機構。2015年。 ↑ レレンズスタンド、ノームズスタンド、ノームボリューム;ベグリフとヴェルテ 。ドイツ: ノルムングドイツ研究所。 1990年。 ↑ Auld, DJ; Srinivas, K. (2008). "大気の特性" . 2013年6月9日に オリジナルからアーカイブ済み 。 2008年3月13日 に取得。 ↑ バチェラー、GK、 『流体力学入門』 、ケンブリッジ大学出版局、1967年。 ↑ ピーター・グリボン (2001). Excel HSC Chemistry Pocket Book Years 11–12 . Pascal Press. ISBN 978-1-74020-303-6 。↑ 「基本的な物理的性質:モル体積(理想気体のCODATA値)」 。 NIST 。 ↑ 米国標準大気、1976 年 、米国政府印刷局、ワシントン DC、1976 年。