Mikä on vakio lämpötila ja paine?

Kemiassa, fysiikassa ja tekniikassa termi “vakiolämpötila ja -paine” (STP) viittaa vakioehtoihin kaasulle laskelmien perustana. Vakiolämpötiloille ja -paineille on useita määritelmiä, ja näiden viitteiden arvot riippuvat halutuista sovelluksista, teollisuudesta tai akateemisista olosuhteista. Historiallisesti yleisin standardi oli 32 asteen Fahrenheit -lämpötila (0 celsiusastetta) ja 1 ilmakehän paine tai 101.325 kilopascalia (kPa), vaikka 1 barin tai 100 kPa: n paine hyväksytään tällä hetkellä. Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto (IUPAC). Vakiopaine kuvastaa ilmakehän hyväksyttyä keskimääräistä painetta merenpinnalla ja vakiolämpötila heijastaa puhtaan veden jäätymispistettä kyseisessä paineessa.

Vakio -olosuhteita käytetään useimmiten kemian ja tekniikan kaasulaskelmissa. Esimerkiksi on mahdollista laskea ideaalikaasun moolitilavuus STP: ssä ideaalikaasulain avulla. Tekniikassa voidaan käyttää vakio -olosuhteita kaasujen massavirtojen laskemiseen virtausmittarien tilavuusvirtausten perusteella.

Ideaalikaasulaki näyttää paineen (P), tilavuuden (V) ja lämpötilan (T) väliset suhteet ihanteelliselle kaasulle. Se voidaan ilmaista muodossa PV = nRT, jossa n viittaa kaasumoolien määrään ja R viittaa ihanteelliseen kaasuvakioon. Käyttämällä IUPAC: n määrittelemää nykyistä vakiolämpötilaa ja -paineita 1 moolin ideaalikaasua on tilavuudeltaan 1,385.9 kuutiometriä (22.711 litraa).

Normaali lämpötila ja paine voivat itse asiassa viitata moniin eri olosuhteisiin, joita eri teollisuudenalat käyttävät. Esimerkiksi insinööritoimisto voi päättää käyttää 1 ilmakehää ja 77 astetta Fahrenheit -astetta (25 celsiusastetta) STP: nä heijastamaan paremmin alueen ympäristöolosuhteita. Esimerkiksi Society of Petroleum Engineers määrittelee vakio -olosuhteiksi 59 Fahrenheit -astetta (15 astetta) ja 1 bar. Suunnittelumallien parissa työskennellessään on tärkeää, että henkilö ymmärtää suunnittelijan standardit.

Vakiolämpötilan ja -paineen hyväksyttyjen arvojen erot voivat riippua alueellisista olosuhteista. Korkeammat paineet ja lämpötilat ovat järkevämpiä laboratorioille ja teollisuudelle, jotka sijaitsevat alueilla, joilla on pitkä kuuma sää. Alempia paineita voidaan käyttää laboratorioissa korkealla. Tietysti erot hyväksytyissä arvoissa voivat johtua myös kemistien, laboratorioteknikkojen ja insinöörien henkilökohtaisista mieltymyksistä.