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 olçümler 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. 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.
Avrupa ve Güney Amerikadaki doğal gaz kampanyaları kendilerinin standart gaz hacimleri referans koşulları için 15 C (59 F) ve 101.325 kPa (14.696 psi) yı benimsediler. 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.
Rusyada 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. Amerikada 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 Gallerdeki okullar, Avustralya 100 kPa da 25 C sıcaklık standart laboratuvar koşullarıdır.
Bir gazın molar hacmi
Bir gazın molar hacmini belirtmek, sıcaklık ve basıncın standart referans koşulunun uygulanabilirlğini belirtmek kadar önemlidir. 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 kPada
Vm = 8.3145 298.15 / 100.000 = 24.790 dm3/mol 25 C ve 100 kPada
Vm = 10.7316 519.67 / 14.696 = 379.48 ft3/lbmol 60 F ve 14.696 pside
Vm = 10.7316 519.67 / 14.730 = 378.61 ft3/lbmol 60 F ve 14.73 pside
Birçok kişi ideal gaz sabitini R ya da özel gaz sabitini Rs açıklamada sorun yaşayabiliyor. İki sabit arasındaki ilişki Rs = R / M, M dediğimiz gazın moleküler ağırlığıdır.