เรียนรู้ความหมายของอุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (STP) ในวิชาเคมี

ในวิชาเคมี TPE หรือ STP ( อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน ) เป็นตัวย่อของ  อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน สภาวะความดันอุณหภูมิมาตรฐานหรือ STP มักใช้เมื่อทำการคำนวณเกี่ยวกับก๊าซ เช่น ความหนาแน่นมาตรฐาน อุณหภูมิมาตรฐานคือ 273 K (0° เซลเซียสหรือ 32° ฟาเรนไฮต์) และแรงดันมาตรฐานคือแรงดัน 1 atm ข้อมูลเหล่านี้สอดคล้องกับจุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์ที่ความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล ที่ STP ก๊าซหนึ่งโมลมีปริมาตร 22.4 ลิตร (ปริมาตรโมลาร์)

ควรสังเกตว่า International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC ) ใช้มาตรฐาน STP ที่เข้มงวดขึ้นสำหรับอุณหภูมิ 273.15 K (0 °C, 32 °F) และความดันสัมบูรณ์เท่ากับ 100,000 Pa (1 bar; 14.5 psi) ; 0.98692 บรรยากาศ). นี่คือการเปลี่ยนแปลงจากค่ามาตรฐานก่อนหน้า (แก้ไขในปี 1982) ที่ 0 °C และ 101.325 kPa (1 atm)

ข้อสรุปเกี่ยวกับ STP หรืออุณหภูมิและความดันมาตรฐาน

• STP ย่อมาจากอุณหภูมิและความดันมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม “มาตรฐาน” ถูกกำหนดแตกต่างกันไปตามกลุ่มหรือคณะกรรมการต่างๆ ที่พัฒนามาตรฐานเหล่านี้
• ค่า STP มักจะถูกอ้างถึงสำหรับก๊าซเนื่องจากลักษณะการเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอุณหภูมิและความดัน
• คำจำกัดความทั่วไปของ STP คืออุณหภูมิ 273 K (0° องศาเซลเซียส หรือ 32° ฟาเรนไฮต์) และความดันมาตรฐานที่ 1 atm ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ก๊าซหนึ่งโมลจะมีปริมาตร 22.4 ลิตร
• เนื่องจากมาตรฐานแตกต่างกันไปตามอุตสาหกรรม จึงเป็นแนวปฏิบัติที่ดีในการระบุสภาวะอุณหภูมิและความดันสำหรับการตรวจวัด ไม่ใช่แค่ระบุ “STP”

การใช้อุณหภูมิและความดันมาตรฐาน STP

เงื่อนไขอ้างอิงมาตรฐานมีความสำคัญต่อการแสดงอัตราการไหลของของไหลและปริมาตรของของเหลวและก๊าซ ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันเป็นอย่างมาก โดยทั่วไปจะใช้ STP เมื่อเงื่อนไขสถานะมาตรฐานถูกนำไปใช้กับการคำนวณ สภาวะมาตรฐาน รวมถึงอุณหภูมิและความดันมาตรฐานสามารถรับรู้ได้ในการคำนวณด้วยวงกลมตัวยก ตัวอย่างเช่น ΔS° หมายถึงการเปลี่ยนแปลงเอนโทรปีภายใต้เงื่อนไข STP

รูปแบบอื่นของ STP

เนื่องจากสภาวะในห้องปฏิบัติการไม่ค่อยมี STP มาตรฐานทั่วไปคือ ” Standard Ambient Temperature and Pressure ” (SATP ) ซึ่งเป็นอุณหภูมิ 298.15 K (25°C ;

บรรยากาศมาตรฐานสากลหรือที่รู้จักกันดีในชื่อย่อ ISA และ US Standard Atmosphere เป็นมาตรฐานที่ใช้ในด้านพลศาสตร์ของไหลและการบินเพื่อระบุอุณหภูมิ ความดัน ความหนาแน่น และความเร็วของเสียงสำหรับช่วงระดับความสูงต่างๆ ใน ละติจูดกลาง มาตรฐานทั้งสองชุดจะเหมือนกันที่ระดับความสูงไม่เกิน 65,000 ฟุต (19,812 ม.) เหนือระดับน้ำทะเล

สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) ใช้อุณหภูมิ 20°C (293.15 K; 68°F) และความดันสัมบูรณ์ 101.325 kPa (14,696 psi, 1 atm) สำหรับ STP มาตรฐานของรัฐรัสเซีย GOST 2939-63 ใช้สภาวะมาตรฐานที่ 20°C (293.15 K), 760 mmHg (101325 N/m2) และความชื้นเป็นศูนย์ เงื่อนไขเมตริกมาตรฐานสากลสำหรับก๊าซธรรมชาติคือ 288.15 K (15.00°C; 59.00°F) และ 101.325 kPa International Organization for Standardization (ISO) และ United States Environmental Protection Agency (US EPA) ก็ได้กำหนดมาตรฐานของตนเองเช่นกัน

การใช้คำว่า STP อย่างถูกต้อง

แม้ว่าจะมีการกำหนดเงื่อนไข STP ก็ตาม จะเห็นได้ว่าคำจำกัดความที่เข้มงวดนั้นขึ้นอยู่กับคณะกรรมการที่กำหนดมาตรฐานหรือบรรทัดฐาน ดังนั้น แทนที่จะอ้างอิงการวัดที่ทำภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานหรือ STP จะเป็นการดีกว่าเสมอที่จะระบุเงื่อนไขอ้างอิงหรือบรรทัดฐานสำหรับอุณหภูมิและความดันอย่างชัดเจน เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องระบุอุณหภูมิและความดันสำหรับปริมาตรโมลาร์ของก๊าซ แทนที่จะอ้างอิง STP เป็นเงื่อนไข เมื่อคำนวณปริมาตรโมลาร์ ควรสังเกตว่าการคำนวณใช้ค่าคงที่ของก๊าซในอุดมคติ R หรือค่าคงที่ของก๊าซจำเพาะ R _s ค่าคงที่ทั้งสองมีความสัมพันธ์กันโดยที่ R  _s  = R / m โดยที่ m คือมวลโมเลกุลของแก๊ส

แม้ว่า STP จะถูกนำไปใช้กับก๊าซเป็นส่วนใหญ่ แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามทำการทดลอง STP กับ SATP เพื่ออำนวยความสะดวกในการจำลองโดยไม่ต้องใช้ตัวแปร เป็นแนวปฏิบัติที่ดีในห้องปฏิบัติการที่จะรายงานอุณหภูมิและความดันเสมอ หรืออย่างน้อยต้องบันทึกไว้ในกรณีที่มีความสำคัญและจำเป็นต้องใช้ในภายหลัง

แหล่งที่มา

• ดอยรอน, เท็ด (2550). “20°C – ประวัติย่อของอุณหภูมิอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการวัดขนาดอุตสาหกรรม”  สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ. วารสารวิจัยของสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ.
• McNaught ค.ศ. ; วิลคินสัน, เอ. (1997). บทสรุปศัพท์เคมี . หนังสือทองคำ (พิมพ์ครั้งที่ 2). วิทยาศาสตร์แบล็กเวลล์ ไอ 0-86542-684-8.
• ISO 13443. (2539). ก๊าซธรรมชาติ: เงื่อนไขอ้างอิงมาตรฐาน เจนีวา สวิตเซอร์แลนด์: องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน 
• เวสต์, โรเบิร์ต ซี. (เอ็ด.) (1975). คู่มือฟิสิกส์และเคมี  (ฉบับที่ 56) ซีอาร์ซีเพรส. หน้า F201-F206. ไอ 0-87819-455-X