気温と気圧は地球上のある地点から別の地点まで変化し、時間の関数としてある地点でも変化します。ただし、これらの値は、多くの化学プロセスおよび物理プロセス、特に測定において非常に重要です。したがって、温度と圧力の正常状態 (CNTP)を定義する必要があります。正常という用語は標準(コンセンサスによって受け入れられた任意の基準値) を意味し、通常ではありません。常温常圧 (TPN)についても説明します。
これらの条件には多くの値が与えられます。
私たちは「周囲条件」についてもよく話します。 「通常の」温度は気候や季節に依存するため、「周囲」という用語は曖昧です。したがって、温度と圧力の周囲条件の概念を定義することも必要です。
これは、 標準化された雰囲気のより一般的な定義につながります。実際、大気の温度と圧力は、地球上の位置、高度、瞬間 (季節、時刻、地域の気象条件など) によって異なります。したがって、高度に応じて「通常の」圧力と温度の値を定義すると便利です。
化学
化学では、次の 2 つの基準圧力が発生します。
- 標準圧力、 p ° で表記: 1 bar = 10 5 Pa ≈ 14.504 psi 、IUPAC が推奨。近いですが、混同しないでください。
- 通常の圧力 1 atm = 1.013 25・10 5 Pa ≈ 14.696 psi ですが、これは現在ではあまり使用されていません。
標準温度はありません。したがって、考慮する温度を常に指定することをお勧めします。
標準温度および圧力条件(略称CNTP ) という用語は、温度 0°C (273.15 K) および圧力 1 atm (101.325 kPa、または 1.013 25 bar として定義) を指定します。次に、理想気体の法則を使用して、CNTP 条件下で理想気体の 1 モルが占める体積を決定すると、22.4 l/mol とわかります。
周囲温度および圧力条件(略称CATP ) という用語は、温度 25°C (298.15 K) および圧力 100 kPa (1 bar) を指定します。周囲温度という用語は 25°C の温度を指します。本文の他の場所で圧力が指定されていない場合は、暗黙的に 100 kPa の圧力が想定されます。この定義にはバリエーションがありますが、最も一般的なのは次のとおりです。
- 水の平衡自己イオン化定数が 1.0・10 -14となる温度と圧力。
標準化された雰囲気
高度の顕著な変動に関心がある場合は、高度に応じて正規化された値を定義する必要があります。これらは標準化された雰囲気です。
地球の大気は、温度と圧力のさまざまな変化にさらされています。値は瞬間や地球上の位置によって非常に複雑に変化しますが（起伏、日照、湿度、風、海流の温度などの多くのパラメータにより）、一般的な基準高度にのみ依存する値が定義されています。
全体：
- 地熱エネルギーと太陽光 (黒体効果、温室効果、アルベド効果) によって温度が支配される地面と宇宙の間に温度勾配が確立されます。
- 圧力勾配が確立されます。圧力は、対象の場所の上にある空気の重さによって生成されます。空気の圧縮率と高度による重力の変化を考慮する必要があります。
低高度では、気圧は標高 8 メートルごとに 1 hPa 低下し、気温は標高 100 メートルごとに約 1℃ 低下します。
ICAOタイプの雰囲気
国際民間航空機関(ICAO) は、 ICAO標準大気 ( ISA ) を (海面で) 101.325 kPa、15 °C、湿度 0% と定義しています。これらの値は、耐久性、航続距離、対気速度、燃料消費量など、さまざまな航空性能特性を計算するために使用されます。海抜以外の気圧高度を参照するには、規定の断熱熱勾配(最初の 11 km は -6.5°C/km) に従って温度が調整されます。 [ 1 ]
それで ：
- 海面では、気温は 15°C、1013 hPa です。
- 対流圏は0から11kmまで広がります。温度は 1 km ごとに -6.5 °C ずつ直線的に減少するため、対流圏界面の温度は -56.5 °C になります。
- 対流圏界面と成層圏下部、高度 11 ～ 20 km では、温度は一定で -56.5 °C です。
- 20 km から 32 km の間の中間成層圏では、空気は 1 km あたり +1°C ずつ直線的に暖まり、したがって高度 32 km では -44.5°C に達します。
気象学の場合、このモデルを高高度に対して外挿します。
- 高度 32 km から 47 km の間の上部成層圏では、気温は 1 km あたり +2.8 °C ずつ直線的に増加し、47 km で -2.5 °C に達します。
- 成層圏界面の 47 km から 51 km では、気温は -2.5 °C で一定に保たれます。
大気学のために、このモデルを高度 85 km の中圏界面まで拡張します。気温は直線的に減少し、この高度では -90°C に達します。
値の表
次の値が得られます。
| 0 | 1013 | 15 |
| 0.5 | 955 | 12 |
| 1 | 900 | 8.5 |
| 1.5 | 845 | 5.5 |
| 2 | 794 | 2 |
| 2.5 | 746 | -1 |
| 3 | 700 | -4.5 |
| 3.5 | 658 | -7.5 |
| 4 | 617 | -11 |
| 5 | 541 | -17.5 |
| 6 | 471 | -24 |
| 7 | 411 | -30.5 |
| 8 | 357 | -37 |
| 9 | 307 | -43.5 |
| 10 | 265 | -50 |
| 11 | 227 | -56.5 |
| 12 | 194 | -56.5 |
| 13 | 165 | -56.5 |
| 14 | 141 | -56.5 |
| 15 | 119 | -56.5 |
| 20 | 55 | -46 |
| 30 | 11 | -38 |
| 40 | 3 | -5 |
| 50 | 0.9 | +1 |
| 60 | 2.5 10 -2 | -20 |
| 100 | 4.0 10 -4 | -64 |
| 200 | 1.3 10 -6 | 822 |
| 300 | 2.0 10 -7 | 953 |
| 400 | 4.4 10 -8 | 973 |
| 500 | 1.1 10 -8 | 977 |
陸軍標準のメトロアトモスフィア
現在弾道学でのみ使用されている陸軍標準のメトロ大気は、海面条件を気圧 29.5275 mmHg (99.9916 kPa)、59°F (15°C)、湿度 78% と定義しています。 [ 2 ]