Was ist Standardtemperatur und -druck?

In der Chemie, Physik und den Ingenieurwissenschaften bezeichnet der Begriff „Standardtemperatur und -druck“ (STP) einen Standardsatz von Bedingungen für ein Gas als Berechnungsgrundlage. Es gibt mehrere Definitionen für Standardtemperaturen und -drücke, und die Werte dieser Referenzen hängen von den gewünschten Anwendungen, Branchen oder akademischen Einstellungen ab. In der Vergangenheit waren die gebräuchlichsten Standards eine Temperatur von 32 Grad Fahrenheit (0 Grad Celsius) und ein Druck von 1 Atmosphäre oder 101.325 Kilopascal (kPa), obwohl derzeit ein Druck von 1 bar oder 100 kPa von den Internationale Union für reine und angewandte Chemie (IUPAC). Der Standarddruck spiegelt den akzeptierten Durchschnittsdruck der Atmosphäre auf Meereshöhe wider, und die Standardtemperatur spiegelt den Gefrierpunkt von reinem Wasser bei diesem Druck wider.

Standardbedingungen werden am häufigsten für Gasberechnungen in Chemie und Technik verwendet. Über das ideale Gasgesetz lässt sich beispielsweise das molare Volumen eines idealen Gases am STP berechnen. In der Technik können Standardbedingungen verwendet werden, um Massendurchflüsse von Gasen basierend auf standardmäßigen Volumendurchflüssen von Durchflussmessern zu berechnen.

Das ideale Gasgesetz zeigt die Zusammenhänge zwischen Druck (P), Volumen (V) und Temperatur (T) für ein ideales Gas. Sie kann als PV=nRT ausgedrückt werden, wobei sich n auf die Anzahl der Gasmole und R auf die ideale Gaskonstante bezieht. Unter Verwendung der aktuellen Standardtemperatur und des Standarddrucks, wie von der IUPAC definiert, hat 1 Mol eines idealen Gases ein Volumen von 1,385.9 Kubikzoll (22.711 Liter).

Standardtemperatur und -druck können sich tatsächlich auf viele verschiedene Bedingungen beziehen, die von verschiedenen Industrien verwendet werden. Ein Ingenieurbüro könnte beispielsweise beschließen, 1 Atmosphäre und 77 Grad Celsius (25 Grad Fahrenheit) als STP zu verwenden, um die Umgebungsbedingungen des Gebiets besser widerzuspiegeln. Die Society of Petroleum Engineers beispielsweise definiert Standardbedingungen als 59 Grad Fahrenheit (15 Grad Celsius) und 1 bar. Bei der Arbeit mit Konstruktionsdesigns ist es wichtig, dass eine Person die beabsichtigten Standards des Designers versteht.

Unterschiede in den akzeptierten Werten für Standardtemperatur und -druck können von regionalen Bedingungen abhängen. Höhere Drücke und Temperaturen sind sinnvoller für Labore und Industrien, die sich in Gebieten mit langen Hitzeperioden befinden. Niedrigere Drücke können für Labors in großen Höhen verwendet werden. Unterschiede in den akzeptierten Werten können natürlich auch auf die persönlichen Vorlieben von Chemikern, Laboranten und Ingenieuren zurückzuführen sein.