Condiciones estándar de temperatura y presión

Valores de referencia para temperatura y presión

No debe confundirse con las condiciones estándar al nivel del mar o el estado estándar .

La temperatura y presión estándar ( STP ) son conjuntos estándar de condiciones para que se establezcan mediciones experimentales que permitan realizar comparaciones entre diferentes conjuntos de datos. Los estándares más utilizados son los de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), aunque no son estándares universalmente aceptados. Otras organizaciones han establecido una variedad de definiciones alternativas para sus condiciones de referencia estándar.

En química, la IUPAC cambió la definición de temperatura y presión estándar en 1982: ^{[1] [2]}

• Hasta 1982, STP se definía como una temperatura de 273,15  K (0 ° C, 32 ° F) y una presión absoluta de exactamente 1  atm (101,325  kPa ).
• Desde 1982, STP se define como una temperatura de 273,15  K (0 ° C, 32 ° F) y una presión absoluta de exactamente 10 ⁵  Pa (100 kPa, 1  bar ).

STP no debe confundirse con el estado estándar comúnmente utilizado en evaluaciones termodinámicas de la energía de Gibbs de una reacción.

NIST usa una temperatura de 20 ° C (293.15 K, 68 ° F) y una presión absoluta de 1 atm (14.696 psi, 101.325 kPa). Este estándar también se llama temperatura y presión normales (abreviado como NTP ). Estos valores declarados de STP utilizados por NIST no han sido verificados y requieren una fuente. Sin embargo, los valores citados en Modern Thermodynamics with Statistical Mechanics por Carl S. Helrich y A Guide to the NIST Chemistry WebBook por Peter J. ^{[ vago ]} Linstrom sugieren que un STP común en uso por NIST para experimentos termodinámicos es 298.15 K (25 ° C , 77 ° F ) y 1bar (14,5038 psi , 100 kPa) . ^{[3] [4]}

Las condiciones métricas estándar internacionales para gas natural y fluidos similares son 288,15 K (15,00 ° C; 59,00 ° F) y 101,325 kPa. ^[5]

En la industria y el comercio , las condiciones estándar de temperatura y presión a menudo son necesarias para definir las condiciones de referencia estándar para expresar los volúmenes de gases y líquidos y cantidades relacionadas, como la tasa de flujo volumétrico (los volúmenes de gases varían significativamente con la temperatura y la presión). : metros cúbicos estándar por segundo (Sm ³ / s) y metros cúbicos normales por segundo (Nm ³ / s).

Sin embargo, muchas publicaciones técnicas (libros, revistas, anuncios de equipos y maquinaria) simplemente establecen "condiciones estándar" sin especificarlas; a menudo sustituyendo el término por " condiciones normales " más antiguas o "NC". En casos especiales, esto puede provocar confusión y errores. La buena práctica siempre incorpora las condiciones de referencia de temperatura y presión. Si no se indica, se suponen algunas condiciones ambientales de la habitación, cercanas a 1 atm de presión, 293 K (20 ° C) y 0% de humedad.

Definiciones

Usos pasados

Antes de 1918, muchos profesionales y científicos que usaban el sistema métrico de unidades definían las condiciones de referencia estándar de temperatura y presión para expresar los volúmenes de gas en 15 ° C (288.15 K; 59.00 ° F) y 101.325  kPa (1.00  atm ; 760  Torr ). Durante esos mismos años, las condiciones de referencia estándar más comúnmente utilizadas para las personas que utilizan los sistemas imperiales o estadounidenses habituales fueron 60 ° F (15,56 ° C; 288,71 K) y 14,696  psi (1 atm) porque fue utilizado casi universalmente por el aceite y industrias del gas en todo el mundo. Las definiciones anteriores ya no son las más utilizadas en ninguno de los sistemas de unidades. ^[6]

Uso actual

En la actualidad, organizaciones de todo el mundo utilizan muchas definiciones diferentes de condiciones de referencia estándar. La siguiente tabla enumera algunos de ellos, pero hay más. Algunas de estas organizaciones utilizaron otros estándares en el pasado. Por ejemplo, la IUPAC, desde 1982, ha definido las condiciones de referencia estándar como 0 ° C y 100 kPa (1 bar), en contraste con su antiguo estándar de 0 ° C y 101,325 kPa (1 atm). ^[2] El nuevo valor es la presión atmosférica media a una altitud de unos 112 metros, que está más cerca de la altitud media mundial de habitación humana (194 m). ^[7]

Las compañías de gas natural en Europa, Australia y América del Sur han adoptado 15 ° C (59 ° F) y 101,325 kPa (14,696 psi) como sus condiciones de referencia de volumen de gas estándar, utilizadas como valores base para definir el metro cúbico estándar . ^{[8] [9] [10]} Además, la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) tienen cada uno más de una definición de condiciones de referencia estándar en sus diversas normas y reglamentos.

Condiciones de referencia estándar en uso actual

Temperatura		Presión				Humedad relativa (%)	Entidad que edita o establece
° C	° F	kPa	mmHg	psi	inHg
0	32	100.000	750.06	14.5038	29.530		IUPAC (STP) desde 1982 [1]
0	32	101.325	760,00	14.6959	29.921		NIST , [11] ISO 10780, [12] anteriormente IUPAC (STP) hasta 1982 [1]
15	59	101.325	760,00	14.6959	29.921	0 [5] [13]	OACI 's ISA , [13] ISO 13443, [5] EEE , [14] EGIA (SI definición) [15]
20	68	101.325	760,00	14.6959	29.921		EPA , [16] NIST . [17] Esto también se denomina NTP, temperatura y presión normales. [18]
22	71,6	101.325	760,00	14.6959	29.921	20–80	Asociación Estadounidense de Físicos en Medicina [19]
25	77	100.000	750.06	14.5038	29.530		IUPAC (SATP)
25	77	101.325	760,00	14.6959	29.921		EPA [20]
20	68	100.000	750.06	14.5038	29.530	0	CAGI [21]
15	59	100.000	750.06	14.5038	29.530		SPE [22]
20	68	101,3	760	14,69	29,9	50	ISO 5011 [23]
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, [22] US OSHA , [24] SCAQMD [25]
15,56	60	101,6	762	14,73	30,0		EGIA (Definición del sistema imperial) [15]
15,56	60	101,35	760.21	14,7	29,93		DOT de EE. UU. (SCF) [26]
15	59	99,99	750,0	14.503	29,53	78	Metro estándar del ejército de EE. UU. [27] [a]
15	59	101,33	760.0	14.696	29,92	60	ISO 2314, [28] ISO 3977-2 [29]
21.11	70	101,3	760	14,70	29,92	0	AMCA , [30] [b] densidad del aire = 0.075 lbm / ft 3 . Esta norma AMCA se aplica solo al aire; La Asociación de Gas Comprimido [CGA] se aplica al uso de gas industrial en EE . UU. [31]
15	59	101,3	760	14,70	29,92		Administración Federal de Aviación (FAA) [32]
20	68	101.325	760,00	14.6959	29.921	0	EN 14511-1: 2013 [33]
15	59	101.325	760,00	14.6959	29.921	0	ISO 2533: 1975 [34] ISO 13443: 2005, [35] ISO 7504: 2015 [36]
0	32	101.325	760,00	14.6959	29.921	0	DIN 1343: 1990 [37]

Abreviaturas:

• EGIA: Ley de inspección de gas y electricidad (de Canadá)
• SATP: temperatura y presión ambiente estándar
• SCF: pie cúbico estándar

Atmósfera estándar internacional

En aeronáutica y dinámica de fluidos, la " atmósfera estándar internacional " (ISA) es una especificación de presión, temperatura, densidad y velocidad del sonido en cada altitud. La atmósfera estándar internacional es representativa de las condiciones atmosféricas en latitudes medias. En los EE. UU., Esta información se especifica en la atmósfera estándar de EE. UU., Que es idéntica a la "atmósfera estándar internacional" en todas las altitudes hasta 65 000 pies sobre el nivel del mar. ^{[ cita requerida ]}

Condiciones estándar de laboratorio

Debido a que muchas definiciones de temperatura y presión estándar difieren significativamente en temperatura de las temperaturas estándar de laboratorio (por ejemplo, 0 ° C frente a ~ 25 ° C), a menudo se hace referencia a "condiciones estándar de laboratorio" (un término elegido deliberadamente para ser diferente del término "condiciones estándar de temperatura y presión", a pesar de su identidad semántica cercana cuando se interpreta literalmente). Sin embargo, lo que es una temperatura y presión de laboratorio "estándar" está inevitablemente ligado a la geografía, dado que las diferentes partes del mundo difieren en el clima, la altitud y el grado de uso de calor / enfriamiento en el lugar de trabajo. Por ejemplo, las escuelas de Nueva Gales del Sur , Australia , utilizan 25 ° C a 100 kPa para condiciones de laboratorio estándar. ^[38]ASTM International ha publicado la Norma ASTM E41 - Terminología relacionada con el acondicionamiento y cientos de condiciones especiales para materiales y métodos de prueba particulares . Otras organizaciones de estándares también tienen condiciones de prueba estándar especializadas.

Volumen molar de un gas

Es igualmente importante indicar las condiciones de referencia aplicables de temperatura y presión cuando se indica el volumen molar de un gas ^[39] como cuando se expresa un volumen de gas o un caudal volumétrico. Indicar el volumen molar de un gas sin indicar las condiciones de referencia de temperatura y presión tiene muy poco significado y puede causar confusión.

El volumen molar de gases alrededor de STP y a presión atmosférica se puede calcular con una precisión que suele ser suficiente mediante el uso de la ley de los gases ideales . El volumen molar de cualquier gas ideal se puede calcular en varias condiciones de referencia estándar como se muestra a continuación:

• V _m = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414  dm ³ / mol a 0 ° C y 101.325 kPa
• V _m = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm ³ / mol a 0 ° C y 100 kPa
• V _m = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm ³ / mol a 25 ° C y 101.325 kPa
• V _m = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm ³ / mol a 25 ° C y 100 kPa
• V _m = 10,7316 × 519,67 / 14,696 = 379,48 pies ³ / lbmol a 60 ° F y 14,696 psi (o aproximadamente 0,8366 pies ³ / gramo mol)
• V _m = 10,7316 × 519,67 / 14,730 = 378,61 pies ³ / lbmol a 60 ° F y 14,73 psi

La literatura técnica puede ser confusa porque muchos autores no logran explicar si están usando la constante de gas ideal R o la constante de gas específica R _s . La relación entre las dos constantes es R _s = R / m , donde m es la masa molecular del gas.

La atmósfera estándar de Estados Unidos (USSA) utiliza 8,31432 m ³ · Pa / (mol · K) como el valor de R . Sin embargo, la USSA, 1976 reconoce que este valor no es consistente con los valores de la constante de Avogadro y la constante de Boltzmann. ^[40]

Ver también

• Cámara ambiental
• ISO 1  : temperatura de referencia estándar para especificaciones geométricas de productos
• Modelo atmosférico de referencia
• Temperatura ambiente
• Nivel del mar estándar
• Estado estándar

Notas explicatorias

1. La presión se especifica como 750 mmHg . Sin embargo, el mmHg depende de la temperatura, ya que el mercurio se expande a medida que aumenta la temperatura. Aquí se dan los valores para el rango de 0-20 ° C.
2. El estándar se da como 29,92 inHg a una temperatura no especificada. Lo más probable es que esto corresponda a una presión estándar de 101,325 kPa, convertida en ~ 29,921 inHg a 32 ° F (0 ° C).

Referencias

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2. A. D. McNaught y A. Wilkinson (1997). "presión estándar" . IUPAC. Compendio de terminología química (2ª ed.). Oxford: Publicaciones científicas de Blackwell. doi : 10.1351 / goldbook.S05921 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
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enlaces externos

• "Condiciones estándar para gases" del Libro de oro de la IUPAC .
• "Presión estándar" del Libro de oro de la IUPAC .
• "STP" del Libro de oro de la IUPAC .
• "Estado estándar" del Libro de oro de la IUPAC .