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標準温度および圧力

化学における STP は、標準温度と圧力の略で、さまざまな物質の物理的および化学的特性の測定と比較のための標準化された基準点を提供し、多くの分野の科学者、エンジニア、研究者にとって役立ちます。化学におけるSTPは、さまざまな用途で使用される標準的な温度と圧力条件です。 熱力学 条件。

この記事では、化学におけるSTP、さまざまなガスのSTP、STPにおける理想ガス方程式などについて詳しく説明します。



目次

STP(標準温度圧力)とは何ですか?

標準温度および圧力 (STP) は、物質の標準状態を定義するために使用される参照条件です。標準温度は 0℃ (273.15 K)、標準圧力は 100 kPa (1 atm) と定義されています。これらの条件は、物質の物理的および化学的特性の一貫した比較可能な測定を行うための基準点として使用されます。

たとえば、ガスの密度は STP で一般的に報告されます。 STP でガスの密度が 1 g/L である場合、これは、0°C、100 kPa で、ガスの質量が体積 1 リットルあたり 1 グラムであることを意味します。これにより、科学者やエンジニアは、さまざまなガスの密度を比較し、さまざまな条件下でのガスの挙動を予測することができます。



同様に、ガスの標準モル体積も STP で定義されます。これは、0°C、100 kPa で 1 モルのガスが占める体積を意味します。この情報は、気体を含む計算や、温度と圧力の異なる条件下での気体の挙動を予測するのに役立ちます。

STP は、IUPAC によって 0°C (273.15 K、32°F) および 10 の空気として定義されています。 5 パスカル (1バール)

標準温度および標準圧力(STP)の必要性

STP は、物理学、化学、その他の科学分野で使用される重要な概念です。さまざまな熱力学計算に使用されます。物質のさまざまな物性は、温度や圧力の変化によって変化します。したがって、さまざまな実験を行って均一な結果を得るには、標準の温度と圧力が必要です。



気体の標準温度および圧力(STP)

ガスの物理的状態は温度と圧力の変化によって大きく変化するため、ガスの STP 値が最も重要になります。 STP の一般的な定義は、温度 273 K (摂氏 0 度または華氏 32 度) および標準圧力 1 気圧です。ガスに関するすべての熱力学計算は STP のみで実行され、全体にわたって均一な結果が得られます。各種ガスのSTP効果については以下の記事に追記しておりますので、

STPのガス量

原子量に関係なく、あらゆる気体は 22.4 リットルの体積を占めます。この値は STP のすべてのガスに対して一定であり、この法則は アボガドロの法則。 つまり、STP でのガスのモル体積は 22.4 L であると言えます。STP でのガスの体積は、次の関係式で求められます。 PV = nRT 。

STPにおける理想ガス方程式

体積圧力とガス粒子の温度の関係は、理想ガス方程式を使用して与えられ、標準温度および圧力 (STP) での理想ガス方程式が以下に追加されます。

PV = nRT

どこ、

  • P は STP でのガスの圧力です
  • で STPでのガスの体積
  • T は STP のガスの温度です
  • n はSTPにおけるガスのモル数です
  • R はユニバーサル気体定数です

標準の温度と圧力では、理想気体方程式は次のように表すことができます。 PV = nRT。

気体が理想的であると仮定される限り、この方程式を使用して、さまざまな温度と圧力での気体の挙動を予測できます。

STP（標準温度および常圧）における水の性質

STPの水の最もユニークな性質は、純水の密度(H2O) は 62.4 ポンド/立方フィート (lb/ft)3）。

計算における STP の例

ここでは、計算で STP がどのように使用されるかの例をいくつか説明しました。

気体の密度

STP におけるガスの密度は、理想気体の法則 (PV = nRT) を使用して計算されます。 STP では、圧力は 1 気圧、温度は摂氏 0 度 (273.15 ケルビン) です。これらの値を使用すると、ガスの密度は、STP でのガスのモル質量をモル体積 (V) で割ることによって計算できます。

密度 = STP でのモル質量 / モル体積

理想気体のモル体積

STP における理想気体のモル体積は、理想気体の法則 (PV = nRT) を使用して計算できます。ここで、P は圧力、V はモル体積、n はモル数、R は理想気体定数、T は温度。

V = nRT/P

標準エンタルピー変化

標準エンタルピー変化 (ΔH°) は、物質が標準条件下で変換されるときに発生するエンタルピーの変化です。たとえば、炭化水素の標準燃焼エンタルピーは、既知量の物質を STP で燃焼させ、放出される熱を測定​​することによって決定できます。

ΔH° = q / n

どこ、

  • q 放出される熱は何ですか
  • n は物質のモル数です

標準温度および圧力 (STP) 条件

すべての熱力学計算で使用される標準の温度および圧力条件は、次のとおりです。

  • 標準温度は 273.15 K = 0°C = 32°F です。この温度は水の凝固点と同じです。
  • 標準圧力は 1 atm = 760 Torr = 760 mm Hg = 101.35 kPa です。これは海面での標準気圧です。
  • 1 mol の気体には 22.4 リットルの気体が含まれます。

化学におけるSTPとNTPの違い

STP と NTP の違いは、以下の表を参照すると理解できます。

パラメーター 標準温度および圧力 (STP) 常温常圧 (NTP)
意味 STP は、化学実験および物理実験で使用される温度と圧力の定義された標準です。 NTP は、海面で見られる典型的な大気条件を表します。
温度 STP 条件の温度は 0°C (273.15 K) NTP 条件の温度は 20°C (293.15 K)
プレッシャー STP状態の圧力は100kPa(1気圧) STP状態の圧力は101.325kPa(1atm)

続きを読む、

  • チャールズ・ロー
  • ボイルの法則
  • ゲイ・リュサックの法則

化学における STP の解決例

例 1: 圧力 1 気圧、温度 20 度の 2 L 容器内に存在する気体のモル数を計算します。

解決：

理想気体の法則の使用 (PV = nRT)

考えると、

  • P = 1 気圧 = 101,325 Pa
  • V = 2L
  • T = 摂氏 20 度 = 293.15 ケルビン
  • R = 8.314 J/mol.K

n = PV / RT

n = (101,325 Pa × 2 L) / (8.314 J/mol-K × 293.15 K)

n = 0.68 モル

例 2: 炭化水素の燃焼中に放出される熱が -4000 J であると仮定して、炭化水素 1 モルあたりの標準燃焼エンタルピー変化を計算します。

解決：

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標準エンタルピー変化 (ΔH°) = q / n

考えると、

  • q = -4000J
  • n = 1モル

ΔH° = -4000 J / 1 モル = -4000 J/モル

したがって、炭化水素 1 モルあたりの標準燃焼エンタルピー変化は -4000 J/mol です。

例 3: STP でのガスのサンプルの体積は 2.5 L です。サンプル中に存在するガスのモル数は何ですか。

解決：

理想気体の方程式 PV = nRT の使用

n = (PV) / (RT)

n = (100 kPa × 2.5 L) / (8.31 J/mol-K × 273.15 K)

n = 0.0292モル

例 4: ガスのサンプルは、圧力 200 kPa、温度 300 K で体積 10.0 L です。サンプル中に存在するガスのモル数は何ですか?

解決：

理想気体方程式 PV = nRT の使用

n = (PV) / (RT)

n = (200 kPa × 10.0 L) / (8.31 J/molK × 300 K)

n = 0.69モル

STP(標準温度・常圧)に関するFAQ

1. 化学における STP とは何ですか?

化学における STP は、すべての熱力学計算が行われる標準、温度および圧力です。化学における STP は 0°C (273.15 K) および 1 気圧です。

2. STP と NTP の違いは何ですか?

STP は、標準温度 0°C (273.15 K)、標準圧力 100 kPa (1 atm) として定義されます。 NTP は、常温 20°C (293.15 K)、常圧 101.325 kPa (1 atm) として定義されます。

3. 理想ガス方程式は STP 以外の条件でも使用できますか?

はい、理想気体方程式は STP 以外の条件でも使用できますが、結果は STP の場合ほど正確ではない可能性があります。

4. 理想気体方程式を気体の挙動を予測するためにどのように使用できますか?

理想気体方程式は、圧力、体積、温度、モル数、および理想気体が一定であることを考慮することにより、気体の挙動を予測するために使用できます。

5. 標準温度と圧力はどうやって見つけますか?

標準の温度と圧力は、次のような理想気体方程式を使用して計算されます。 PV = nRT

6. STP ではすべてのガスの体積は同じですか?

はい、STP ではすべてのガスの体積は同じであり、これはアボガドロの法則と呼ばれます。 STP におけるガスのモル体積は 22.4 リットルです。

7. STP は何に相当しますか?

STP (標準温度圧力) は摂氏 0 度、1 気圧に相当します。

8. STP は 25 ですか、それとも 0 ですか?

STP は 25°C ではなく、0°C または 273.15 ケルビンです。