Sıcaklık ve basınç için standart koşullar

Sıcaklık ve basınç için standart koşullar ya da normal şartlar farklı veri setleri arasında karşılaştırma oluşturmaya izin vermek için kurulmuş olan deneysel ölçümler için standart koşullardır. En çok kullanılan International Union of Pure and Applied Chemistry (Uluslararası Temel ve Uygulamalı Kimya Birliği) (IUPAC) ve National Institute of Standards and Technology (NIST) standartlarıdır. Bunlar tüm dünya tarafında kabul edilmese de en çok kullanılar standart setlerdir. Diğer organizasyonlar kendi standartları için çeşitli alternatifler bulmuşlardır.

Bu standartlara uygun deneyler sıklıkla NŞA (normal şartlar altında) kısaltmasıyla belirtilir.

Kimyada, IUPAC standart sıcaklık ve mutlak basıncı, 273.15 K (0 °C, 32 °F) ve 101.325 kPa (14.7 psi, 1.00 atm, 1.01325 bar) olarak belirlemiştir.^[1] Resmi olmayan fakat sıkça kullanılan standart oda sıcaklığı standartıdır. Sıcaklık 298.15 K (25 °C, 77 °F) ve mutlak basınç ise 100.0 kPa (14.504 psi, 0.987 atm) dir. NIST sıcaklığı 20 °C (313.15 K, 68 °F) olarak ve mutlak basıncı da 101.325 kPa (14.696 psi, 1 atm) olarak kullanır. Doğal gazlar ve benzer akışkanlar için uluslararası metrik koşullar 288.15 K (15.00 °C, 59.00 °F) ve 101.325 kPa dır. Endüstride ve ticarette, sıcaklık ve basınç için koşullar gazların ve sıvıların hacimleri ve buna benzer nicelikleri (debi gibi ) açıklamak için standart referans koşullara ihtiyaç duyar. Fakat birçok teknik yayınlar (kitaplar, gazeteler, reklamlar) ayrıntılarını belirtmeden standart koşulları basitçe belirtir bu da sık sık hatalara ve karışıklığa yol açar. İyi bir iş için, basınç ve sıcaklık için standart koşulları işe dahil etmek gerekir.

Tanım

Geçmişteki kullanım

Son elli, altmış yıl içerisinde profesyoneller ve bilim adamları gaz hacimlerini açıklamak için sıcaklık ve basınç için standart referans koşullarını, birimlerin metrik sistemlerini kullanarak tanımlıyorlardı 15 °C (288.15 K, 59.00 °F) ve 101.325 kPa (1.00 atm; 760 Torr). Aynı yıllar içerisinde, insanların en fazla kullandığı standart koşullar İngiliz ölçü birimleri ve ABD geleneksel birimleriydi ve sıcaklık 60 °F (15.56 °C, 288.71 K) ve basınç da 14.696 psi (1 atm) idi. Bunun sebebi dünya çapındaki endüstrinin çoğu gaz ve petrol olmasıydı.

Günümüzdeki kullanım

Birçok farklı standart referans koşulları günümüzde tüm organizasyonlar tarafından kullanılmaktadır. Bazı organizasyonlar eskiden kullanılan koşullardan farklı olanları kullanmaktadır. Mesela IUPAC 1982 den beri 0 °C ve 100 kPa (1 bar) olarak belirlediği standart koşulları kullanmaktadır. Daha eskisindeyse 0 °C ve 101.325 kPa (1 atm) olarak kullanılırdı.^[2] Avrupa ve Güney Amerika’daki doğal gaz kampanyaları kendilerinin standart gaz hacimleri referans koşulları için 15 °C (59 °F) ve 101.325 kPa (14.696 psi) yı benimsediler.^[3]^[4]^[5] Ayrıca, ISO (International Organization for Standardization), EPA (Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı) ve NIST çeşitli standartları ve ayarları için birden fazla standart referans koşulları vardır. Rusya’da bir organizasyon standart koşullarını 20 °C (293.15 K), 760 mmHg (101325 N/m²) ve sıfır nem olarak belirlemiştir.

Uluslararası Standart Atmosfer

Havacılık ve uzay mühendsiliğinde ve akışkan dinamiğinde Uluslararası Standart Atmosfer basınç, sıcaklık, özkütle, her bir irtifada ses hızı için bir ayrıntılı tanımlamadır. Uluslararası Standart Atmosfer orta enlemlerde bir atmosferik koşul örneiğidir. Amerika’da bu bilgi Amerika Standart Atmosfer olarak özelleştirilmiştir ve Uluslararası Standart Koşullara benzemektedir.

Standart Laboratuvar Koşulları

Basınç ve sıcaklık için standart koşulların birçok tanımı standart laboratuvar koşullarından farklı olmasına rağmen sık sık standart laboratuvar koşullarına referans göstermektedir. Basınç ve sıcaklık için standart laboratuvar koşulları, dünyanın farklı yerlerinde değişim göstermektedir iklim ve irtifa açısından. Mesela Yeni Güney Galler’deki okullar, Avustralya 100 kPa da 25 °C sıcaklık standart laboratuvar koşullarıdır.^[6]

Bir gazın molar hacmi

Bir gazın molar hacmini belirtmek, sıcaklık ve basıncın standart referans koşulunun uygulanabilirlğini belirtmek kadar önemlidir.^[7] Bir gazın molar hacmini, sıcaklık ve basınç için standart referans koşulunu göstermeden belirtmek karışıklığa neden olabilir.

Gazın molar hacmini ideal gaz kanununu kullanarak sıcaklık ve basınç için standart koşulu çerçevesi içerisinde hesaplamak bize doğru sonuç verir. İdeal gazın molar hacmi, çeşitli standart referans koşulları içinde hesaplanması aşağıda verilmiştir.

Vm = 8.3145 × 273.15 / 101.325 = 22.414 dm³/mol 0 °C ve 101.325 kPa’ da
Vm = 8.3145 × 273.15 / 100.000 = 22.711 dm³mol 0 °C ve 100 kPa’ da
Vm = 8.3145 × 298.15 / 101.325 = 24.466 dm³/mol 25 °C ve 101.325 kPa’da
Vm = 8.3145 × 298.15 / 100.000 = 24.790 dm³/mol 25 °C ve 100 kPa’da
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.696 = 379.48 ft³/lbmol 60 °F ve 14.696 psi’de
Vm = 10.7316 × 519.67 / 14.730 = 378.61 ft³/lbmol 60 °F ve 14.73 psi’de

Birçok kişi ideal gaz sabitini R ya da özel gaz sabitini R_s açıklamada sorun yaşayabiliyor. İki sabit arasındaki ilişki R_s = R / M, M dediğimiz gazın moleküler ağırlığıdır.

Ayrıca bakınız

Dünya atmosferi

Kaynakça

^ A. D. McNaught and A. Wilkinson (1997). IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (2.2alıntı=Standard conditions for gases: Temperature, 273.15 K [...] 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. bas.). Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8.
^ A. D. McNaught, A. Wilkinson. Compendium of Chemical Terminology, The Gold Book (2.2yıl=1997 bas.). Blackwell Science. ISBN 0-86542-684-8. Standard pressure: Chosen value of pressure denoted by p^o or p°. In 1982 IUPAC recommended the value 10⁵ Pa, but prior to 1982 the value 101 325 Pa (= 1 atm) was usually used. ^[]
^ Gassco. "Concepts – Standard cubic meter (scm)". 18 Ekim 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Temmuz 2008. Scm: The usual abbreviation for standard cubic metre – a cubic metre of gas under a standard condition, defined as an atmospheric pressure of 1.01325 bar and a temperature of 15°C. This unit provides a measure for gas volume.
^ Nord Stream (Ekim 2007). "Status of the Nord Stream pipeline route in the Baltic Sea" (PDF). 26 Mart 2009 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Temmuz 2008. bcm: Billion Cubic Meter (standard cubic metre – a cubic metre of gas under a standard condition, defined as an atmospheric pressure of 1 atm and a temperature of 15 °C.)
^ Metrogas (Haziran 2004). "Natural gas purchase and sale agreement". 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Temmuz 2008. Natural gas at standard condition shall mean the quantity of natural gas, which at a temperature of fifteen (15) Celsius degrees and a pressure of 101.325 kilopascals occupies the volume of one (1) cubic meter.
^ Peter Gribbon (2001). Excel HSC Chemistry Pocket Book Years 11–12. Pascal Press. ISBN 1-74020-303-8.
^ "Fundamental Physical Properties: Molar Volumes (CODATA values for ideal gases)". NIST. 22 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Ocak 2015.

[IUPAC-1] A. D. McNaught and A. Wilkinson (1997). IUPAC. Compendium of Chemical Terminology (2.2alıntı=Standard conditions for gases: Temperature, 273.15 K [...] 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. bas.). Oxford: Blackwell Scientific Publications. ISBN 0-9678550-9-8.

[IUPAC_2-2] A. D. McNaught, A. Wilkinson. Compendium of Chemical Terminology, The Gold Book (2.2yıl=1997 bas.). Blackwell Science. ISBN 0-86542-684-8. Standard pressure: Chosen value of pressure denoted by p^o or p°. In 1982 IUPAC recommended the value 10⁵ Pa, but prior to 1982 the value 101 325 Pa (= 1 atm) was usually used. ^[]

[3] Gassco. "Concepts – Standard cubic meter (scm)". 18 Ekim 2007 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Temmuz 2008. Scm: The usual abbreviation for standard cubic metre – a cubic metre of gas under a standard condition, defined as an atmospheric pressure of 1.01325 bar and a temperature of 15°C. This unit provides a measure for gas volume.

[4] Nord Stream (Ekim 2007). "Status of the Nord Stream pipeline route in the Baltic Sea" (PDF). 26 Mart 2009 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Temmuz 2008. bcm: Billion Cubic Meter (standard cubic metre – a cubic metre of gas under a standard condition, defined as an atmospheric pressure of 1 atm and a temperature of 15 °C.)

[5] Metrogas (Haziran 2004). "Natural gas purchase and sale agreement". 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Temmuz 2008. Natural gas at standard condition shall mean the quantity of natural gas, which at a temperature of fifteen (15) Celsius degrees and a pressure of 101.325 kilopascals occupies the volume of one (1) cubic meter.

[6] Peter Gribbon (2001). Excel HSC Chemistry Pocket Book Years 11–12. Pascal Press. ISBN 1-74020-303-8.

[7] "Fundamental Physical Properties: Molar Volumes (CODATA values for ideal gases)". NIST. 22 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 16 Ocak 2015.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]