Κανονικές συνθήκες

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Ο όρος κανονικές συνθήκες (Κ.Σ.), υπονοώντας συνήθως τις Κανονικές Συνθήκες Πίεσης και Θερμοκρασίας, δηλαδή κυριολεκτικά πρότυπες συνθήκες για τη θερμοκρασία και την πίεση (Standard conditions for Temperature and Pressure, STP) είναι σύνολο συνθηκών (αναφοράς) για πειραματικές μετρήσεις και θεσπίστηκε για να επιτρέεπει συγκρίσεις μεταξύ συνόλων τέτοιων δεδομένων. Τα πιο συνηθισμένα (τέτοια) πρότυπα χρησιμοποιούνται από τη

Διεθνή Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) και το Εθνικό Ίδρυμα για τα Πρότυπα και την Τεχνολογία (National Institute of Standards and Technology, NIST), παρόλο που δεν αποτελούν παγκοσμίως αποδεκτά πρότυπα. Οι προαναφερόμενοι οργανισμοί έχουν θεσπίσει μια ποικιλία εναλλακτικών ορισμών για τις πρότυπες συνθήκες αναφοράς. Στη χημεία, η IUPAC έχει θεσπίσει τα ακόλουθα δύο (2) πρότυπα αναφοράς:[1]

  1. Πρότυπες συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης (STP): Θερμοκρασία 273,15 K (0 °C, 32 °F) και απόλυτη πίεση ακριβώς 100 kPa (1 bar, 14,504 psi, 0,98692 atm).
  2. Πρότυπες συνθήκες περιβάλλοντος θερμοκρασίας και πίεσης (Standard Ambient Temperature and Pressure, SATP): Θερμοκρασία 298,15 Κ (25 °C, 77 °F) και απόλυτη πίεση ακριβώς 100 kPa (1 bar, 14,504 psi, 0,98692 atm).

Τόσο οι STP όσο και οι SATP δεν θα πρέπει να συγχέονται με την πρότυπη κατάσταση (που αναφέρεται συχνά ως βασική κατάσταση) που συνηθίζεται να χρησιμοποιείται στις θερμοδυναμικές αξιολογήσεις της (ελεύθερης) ενέργειας Γκιμπς μιας χημικής αντίδρασης. Η NIST χρησιμοποιεί την κανονική θερμοκρασία και πίεση (Normal Temperature and Pressure, NTP), με θερμοκρασία 20 °C (293,15 K, 68 °F) και απόλυτη πίεση 1 atm (14,696 psi, 101,325 kPa).

Οι Διεθνείς Πρότυπες Μετερικές Συνθήκες για το φυσικό αέριο και παρόμοια ρευστά είναι, αντίστοιχα, 288,15 K (15,00°C, 59,00°F)) και 101,325 kPa.[2]

Στη βιομηχανία και στο εμπόριο, οι πρότυπες συνθήκες για τη θερμοκρασία και την πίεση είναι συχνά απαραίτητες για να ορίσουν πρότυπες συνθήκες αναφοράς για την έκφραση των όγκων αερίων και υγρών και παρόμοιες ποσότητες, όπως ο ρυθμός ογκομετρικής ροής, επειδή οι όγκοι (ιδιαίτερα) των αερίων ποικίλουν σημαντικά με τη θερμοκρασία και την πίεση. Ωστόσο, πολλά τεχνικά εγχειρίδια (βιβλία, περιοδικά, διαφημιστικά για εξοπλισμούς και μηχανήματα) αναφέρουν συχνά τον όρο «πρότυπες συνθήκες», χωρίς να αποσαφινίζουν ποιες ακριβώς εννοούν, οδηγώντας συχνά σε σύγχιση και λάθη. Καλή πρακτική είναι να εμπλέκονται σαφείς συνθήκες αναφοράς θερμοκρασίας και πίεσης.

Τόσο η θερμοκρασία και η (ατμοσφαιρική) πίεση έχουν ισχυρή χωρική αλλά και χρονική διακύμανση. Οι τιμές τους ωστόσο είναι ιδιαίτερα σημαντικές στις χημικές και φυσικές διαδικασίες, ειδικά στο θέμα των μετρήσεων. Έτσι, είναι αναγκαία η αποδοχή από όλους κάποιων «Κανονικών ή Συνηθισμένων Συνθηκών Πίεσης και Θερμοκρασίας» ώστε να μπορούν να αναπαράγονται σωστά τα πειράματα και οι μετρήσεις.

Ιστορικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα ο όρος χρησιμοποιήθηκε κυρίως για τις εξής συνθήκες:

Αυτές τις συνθήκες χρησιμοποιούν και τα ελληνικά σχολικά βιβλία φυσικής και χημείας.

Σύγχρονη χρήση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Πολλοί διαφορετικοί ορισμοί είναι σήμερα σε χρήση. Επίσης κάτω από τον όρο κανονικές συνθήκες προστίθενται και άλλες μετρήσεις όπως η ατμοσφαιρική υγρασία και η ατμοσφαιρική πίεση ξεχωριστά από την πίεση γενικά.

Σήμερα, λόγω των εθνικών και διεθνών οργανισμών τυποποίησης, οι διάφορες κανονικές συνθήκες ορίζονται ανάλογα για κάθε ξεχωριστό άρθρο του αντίστοιχου οργανισμού και αφορούν το συγκεκριμένο θέμα.

Σύγχρονη χρήση ΚΣ (Κανονικών Συνθηκών)
Θερμοκρασία Πίεση Σχετική υγρασία Δημοσίευση ή Οργανισμός Τυποποίησης
°C kPa % RH
0 100.000   IUPAC (present definition)[3]
0 101.325   IUPAC (former definition)[3], NIST[4], ISO 10780[5]
15 101.325 0[6][7] ICAO's ISA,[6] ISO 13443,[7] EEA,[8] EGIA[9]
20 101.325   EPA,[10] NIST[11]
25 101.325   EPA[12]
25 100.000   SATP[13]
20 100.000 0 CAGI[14]
15 100.000   SPE[15]
20 101.3 50 ISO 5011[16]
°F psi  % RH
60 14.696   SPE,[15] U.S. OSHA,[17] SCAQMD[18]
60 14.73   EGIA,[9] OPEC,[19] U.S. EIA[20]
59 14.503 78 U.S. Army Standard Metro[21][22]
59 14.696 60 ISO 2314, ISO 3977-2[23]
°F in Hg  % RH
70 29.92 0 AMCA,[24][25] air density = 0.075 lbm/ft³. This AMCA standard applies only to air.

Εκφράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Υπό κάπα-σίγμα
  • Υπό ΚΣ
  • Υπό κανονικές συνθήκες
  • Κάτω από κανονικές συνθήκες

Άλλες χρησιμοποιύμενες συνθήκες αναφοράς[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

«Κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος»[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O όρος κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος ή συνηθισμένες συνθήκες αναφέρεται σε θερμοκρασία 25°C (298,15 K) και πίεση στα 101,325 kPa). (1 atm)[26].

«Συνθήκες δωματίου»[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

O όρος συνθήκες δωματίου ή θερμοκρασία δωματίου αναφέρεται σε θερμοκρασία 20°C (293,15 K) και πίεση στα 101,325 kPa (1 atm).

Σημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. A. D. McNaught and A. Wilkinson (1997). IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (2nd έκδοση). Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8. http://goldbook.iupac.org/S06036.html. «Standard conditions for gases: ... and pressure of 105 pascals. The previous standard absolute pressure of 1 atm (equivalent to 1.01325 × 105 Pa) was changed to 100 kPa in 1982. IUPAC recommends that the former pressure should be discontinued.» 
  2. Natural gas – Standard reference conditions (ISO 13443). Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization. 1996. http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=20461. 
  3. 3,0 3,1 A. D. McNaught, A. Wilkinson (1997). Compendium of Chemical Terminology, The Gold Book (2nd έκδοση). Blackwell Science. ISBN 0865426848. http://www.iupac.org/goldbook/S05910.pdf. «Standard conditions for gases: Temperature, 273.15 K [...] and pressure of 105 pascals. IUPAC recommends that the former use of the pressure of 1 atm as standard pressure (equivalent to 1.01325 × 105 Pa) should be discontinued.» 
  4. NIST (1989). «NIST Standard Reference Database 7 – NIST Electron and Positron Stopping Powers of Materials Database». http://www.nist.gov/srd/WebGuide/nist7/07_2.htm. Ανακτήθηκε στις 08-07-25. «If you want the program to treat the material as an ideal gas, the density will be assumed given by M/V, where M is the gram molecular weight of the gas and V is the mol volume of 22414 cm3 at standard conditions (0 deg C and 1 atm).» 
  5. ISO (1994), ISO 10780:1994 : Stationary source emissions - Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams in ducts, http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=18855 
  6. 6,0 6,1 Robert C. Weast (Editor) (1975). Handbook of Physics and Chemistry (56th έκδοση). CRC Press, σελ. F201–F206. ISBN 0-87819-455-X. 
  7. 7,0 7,1 "Natural gas – Standard reference conditions", ISO 13443, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland  ISO Standards Catalogue
  8. "Extraction, First Treatment and Loading of Liquid & Gaseous Fossil Fuels", Emission Inventory Guidebook B521, Activities 050201 - 050303, September 1999, European Environmental Agency, Copenhagen, Denmark  Emission Inventory Guidebook
  9. 9,0 9,1 "Electricity and Gas Inspection Act", SOR/86-131 (defines a set of standard conditions for Imperial units and a different set for metric units)  Canadian Laws
  10. "Standards of Performance for New Sources", 40 CFR--Protection of the Environment, Chapter I, Part 60, Section 60.2, 1990  New Source Performance Standards
  11. "Design and Uncertainty for a PVTt Gas Flow Standard", Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, Vol.108, Number 1, 2003  NIST Journal
  12. "National Primary and Secondary Ambient Air Quality Standards", 40 CFR--Protection of the Environment, Chapter I, Part 50, Section 50.3, 1998  National Ambient Air Standards
  13. "Table of Chemical Thermodynamic Properties", National Bureau of Standards (NBS), Journal of Physics and Chemical Reference Data, 1982, Vol. 11, Supplement 2.
  14. "Glossary", 2002, Compressed Air and Gas Institute, Cleveland, OH, USA  Glossary
  15. 15,0 15,1 The SI Metric System of Units and SPE Metric Standard (Notes for Table 2.3, on PDF page 25 of 42 PDF pages, define two different sets of reference conditions, one for the standard cubic foot and one for the standard cubic meter)
  16. "Air Intake Filters", ISO 5011:2002, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO
  17. "Storage and Handling of Liquefied Petroleum Gases" and "Storage and Handling of Anhydrous Ammonia", 29 CFR--Labor, Chapter XVII--Occupational Safety and Health Administration, Part 1910, Sect. 1910.110 and 1910.111, 1993  Storage/Handling of LPG
  18. "Rule 102, Definition of Terms (Standard Conditions)", Amended December 2004, South Coast Air Quality Management District, Los Angeles, California, USA  SCAQMD Rule 102
  19. "Annual Statistical Bulletin", 2004, Editor-in-chief: Dr. Omar Ibrahim, Organization of the Petroleum Exporting Countries, Vienna, Austria  OPEC Statistical Bulletin
  20. "Natural Gas Annual 2004", DOE/EIA-0131(04), December 2005, U.S. Department of Energy, Energy Information Administration, Washington, D.C., USA  Natural Gas Annual 2004
  21. Sierra Bullets L.P.. «Chapter 3 – Effects of Altitude and Atmospheric Conditions». Rifle and Handgun Reloading Manual, 5th Edition. http://www.exteriorballistics.com/ebexplained/5th/31.cfm. "Effects of Altitude and Atmospheric Conditions", Exterior Ballistics Section, Sierra's "Rifle and Handgun Reloading Manual, 5th Edition", Sedalia, MO, USA  Exterior Ballistics
  22. The pressure is specified as 750 mmHg. However, the mmHg is temperature dependant, as mercury expands as temperature goes up. Here the values for the 0-20 °C range are given.
  23. "Gas turbines – Procurement – Part 2: Standard reference conditions and ratings", ISO 3977-2:1997 and "Gas turbines - Acceptance tests", ISO 2314:1989, Edition 2, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland ISO
  24. ANSI/AMCA Standard 210, "Laboratory Methods Of Testing Fans for Aerodynamic Performance Rating", as implied here: http://www.greenheck.com/pdf/centrifugal/Plug.pdf when accessed on October 17, 2007
  25. The standard is given as 29.92 inHg at an unspecified temperature. This most likely corresponds to a standard pressure of 101.325 kPa, converted into ~29.921 inHg at 32 °F)
  26. Peter Gribbon (2001). Excel HSC Chemistry Pocket Book Years 11–12. Pascal Press. ISBN 1-74020-303-8. 
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Standard conditions for temperature and pressure της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).