NTP
NTP (engl. normal temperature and pressure) on kemiassa ja fysiikassa käytetty normaalilämpötila ja -paine. Määritelmää käytetään dokumentoitaessa erilaisia fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja ja mittauksia.
NIST määrittelee NTP-olosuhteet seuraavasti[1]:
Muiden kansainvälisten järjestöjen määritelmät termodynaamisille standarditiloille ovat erilaisia. Esimerkiksi IUPAC käyttää STP-standardissaan lämpötilaa 0 °C (273,15 K) ja painetta 100 kPa. Lisäksi IUPACin määritelmä on muuttunut aikojen saatossa: ennen vuotta 1982 ilmanpaineen normaaliarvona käytettiin hieman nykyistä korkeampaa arvoa 101 325 Pa.[2] Siksi onkin paras aina mainita selkeästi mitä lämpötilaa ja painetta tarkoitetaan.
Teollisuudessa ja kaupankäynnissä NTP-olosuhteet ovat usein välttämättömiä, jotta esim. kaasujen ja nesteiden tilavuudet ja vastaavat ominaisuudet voidaan ilmaista oikein. Kuitenkin monissa teknisissä julkaisuissa mainitaan yksinkertaisesti vain vakio-olosuhteet määrittelemättä niitä, mikä johtaa helposti sekaannuksiin ja virheisiin. Hyvä käytäntö on, että lämpötilan ja paineen vertailuolosuhteet on aina ilmoitettu.
Määritelmät
Aikaisemmat määritelmät
Ennen vuotta 1918 monet metristä järjestelmää käyttävät ammattilaiset ja tutkijat määrittelivät lämpötilan ja paineen vertailuolosuhteet kaasun tilavuudelle 15 °C (288,15 K) lämpötilassa ja 101,325 kPa (1 ATM) paineessa. Näiden samojen vuosien aikana yleisimmin käytetyt standardiolosuhteet brittiläistä tai yhdysvaltalaista yksikköjärjestelmää käyttäville olivat 60 °F (15,56 °C, 288,17 K) lämpötila ja 14,696 psi (1 ATM, 101,325 kPa) paine, koska niitä käytettiin lähes maailmanlaajuisesti öljy- ja kaasuteollisuudessa. [3]
Nykyiset määritelmät
Monia erilaisia vakiovertailuolosuhteiden määritelmiä käytetään nykyään joka puolella maailmaa. Alla olevaan taulukkoon on listattu niistä osa.
Maakaasuyhtiöt Euroopassa, Australiassa ja Etelä-Amerikassa ovat omaksuneet 15 °C (59 °F) lämpötilan ja 101,325 kPa (1 ATM) paineen käyttöönsä ja pitävät niitä kaasutilavuuden vakiovertailuolosuhteina vakioluokan kuutiometrin määrityksessä. Vakioluokan kuutiometri on kaasun kuutiometrin (m3) tilavuus 20 °C:n lämpötilassa ja 1 ATM paineessa. [4][5][6] Myös ISO, EPA ja NIST antavat useamman kuin yhden määritelmän vakiovertailuolosuhteille niiden omissa standardeissa ja säännöksissä.
| Lämpötila (°C) | Lämpötila (°F) | Paine (kPa) | Paine (mmHg) | Paine (psi) | Paine (inHg) | Suhteellinen kosteus (%) | Julkaisu |
| 0 | 32 | 100,000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | IUPAC (STP) 1982 lähtien [7] | |
| 0 | 32 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | NIST[8], ISO 10780[9], aikaisemmin IUPAC (STP) 1982 saakka [7] | |
| 15 | 59 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 0[2][10] | ICAO's ISA[10], ISO 13443[2], EEA, EGIA (SI määritelmä) [11] |
| 20 | 68 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | EPA, NIST [12]. Kutsutaan myös NTP:ksi, normaalilämpötila ja -paine.[13] | |
| 22 | 72 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | 20–80 | American Association of Physicists in Medicine[14] |
| 25 | 77 | 100,000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | IUPAC (SATP) | |
| 25 | 77 | 101,325 | 760,00 | 14,6959 | 29,921 | EPA[15] | |
| 20 | 68 | 100,000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | 0 | CAGI[16] |
| 15 | 59 | 100,000 | 750,06 | 14,5038 | 29,530 | SPE | |
| 20 | 68 | 101,3 | 760 | 14,69 | 29,9 | 50 | ISO 5011[17] |
| 20 | 68 | 101,33 | 760,0 | 14,696 | 29,92 | 0 | GOST 2939-63 |
| 16 | 60 | 101,33 | 760,0 | 14,696 | 29,92 | SPE, U.S. OSHA[18], SCAQMD[19] | |
| 16 | 60 | 101,6 | 762 | 14,73 | 30,0 | EGIA (Imperial System Definition)[11] | |
| 16 | 60 | 101 | 760 | 14,7 | 30 | U.S. DOT (SCF)[20] | |
| 15 | 59 | 99,99 | 750,0 | 14,503 | 29,53 | 78 | U.S. Army Standard Metro |
| 15 | 59 | 101,33 | 760,0 | 14,696 | 29,92 | 60 | ISO 2314[21], ISO 3977-2[22] |
ISA
Kansainvälinen standardi-ilmakehä (International Standard Atmosphere, ISA) on ICAOn määrittelemä keskimääräisiin maan keskileveysasteiden olosuhteisiin perustuva ilmakehämalli. ISA määrittelee vakiopaineen, -lämpötilan ja -ilmankosteuden seuraavasti:
p = 101,325 kPa
T = 15 °C (288,15 K)
ilmankosteus 0 %[23]
Vakio laboratorio-olosuhteet
Yhdysvalloissa ja muissa maissa, missä käytetään yleisesti STP-tilaa, käytetään myös niin kutsuttua vakio laboratorio-olosuhdetta. Tämän termin käyttö perustuu STP-tilan määrittelemän standardilämpötilan ja -paineen merkittävään poikkeamaan varsinaisesta laboratoriolämpötilasta (esimerkiksi 0 °C vs. laboratoriossa ~25 °C). Vakio laboratorio-olosuhde on kuitenkin maantieteellisesti sidonnainen, sillä eri puolilla maailmaa on muun muassa erilaiset ilmastot.
Maissa, joissa käytetään yleisesti NTP-olosuhdetta (T=20 °C), niin vastaavaa “vakiota” laboratorio-olosuhteille ei ole.
Lähteet
Aiheesta muualla
- IUPAC goldbook: Standardilämpötila- ja paine kaasuille (englanniksi)
- IUPAC goldbook: Standardipaineen määritelmän muutos 1982 (englanniksi)