Κανονικές συνθήκες
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 επιτρέπει 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]
- 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).
- 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 Μετρικές 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
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
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.
| 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
- Υπό κάπα-σίγμα
- Υπό ΚΣ
- Υπό κανονικές συνθήκες
- Κάτω από κανονικές συνθήκες
Άλλες χρησιμοποιούμενες συνθήκες αναφοράς
«Κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος»
Ο 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»
Ο όρος συνθήκες δωματίου ή θερμοκρασία δωματίου αναφέρεται σε θερμοκρασία 20°C (293,15 K) και πίεση στα 101,325 kPa (1 atm).