STP-Bedingungsrechner
Dieser STP-Rechner rechnet das Volumen eines Gases von jedem Druck und jeder Temperatur in Standardtemperatur und -druck (STP) um. Geben Sie den von Ihnen gemessenen Druck, das Volumen und die Temperatur ein, wählen Sie eine STP-Definition und das Tool löst V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) mit vollständigen Schritten. Außerdem werden die Gasmole bei STP zurückgegeben und Sie können die Berechnung umgekehrt durchführen, von einem bekannten STP-Volumen zum Volumen bei anderen Bedingungen. Es akzeptiert atm, kPa, mmHg, Torr, bar und psi für Druck, L, ml und m³ für Volumen und K, °C und °F für Temperatur und wandelt die Temperatur automatisch in Kelvin um.
Normalize Gas Volume to Standard Temperature & Pressure & Compute Moles
Step-by-Step Mathematical Derivation:
1. Formula: V_stp = (P × V × T_stp) / (P_stp × T)
• Operating: P = 1.5 atm, V = 10.0 L, T = 298.15 K
2. V_stp = 13.742 L
3. Moles: n = PV / RT = 0.6131 moles
Dieser STP-Rechner rechnet das Volumen eines Gases von jedem Druck und jeder Temperatur in Standardtemperatur und -druck (STP) um. Geben Sie den von Ihnen gemessenen Druck, das Volumen und die Temperatur ein, wählen Sie eine STP-Definition und das Tool löst V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) mit vollständigen Schritten. Außerdem werden die Gasmole bei STP zurückgegeben und Sie können die Berechnung umgekehrt durchführen, von einem bekannten STP-Volumen zum Volumen bei anderen Bedingungen. Es akzeptiert atm, kPa, mmHg, Torr, bar und psi für Druck, L, ml und m³ für Volumen und K, °C und °F für Temperatur und wandelt die Temperatur automatisch in Kelvin um.
Kurzreferenz
| Artikel | Wert |
|---|---|
| IUPAC STP (aktuell) | 273,15 K (0 °C) und 100 kPa (1 bar) |
| Ältere STP (viele Lehrbücher) | 273,15 K (0 °C) und 101,325 kPa (1 atm) |
| Formel | V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) |
| Basierend auf | Kombiniertes Gasgesetz, P1V1/T1 = P2V2/T2 |
| Molares Volumen bei IUPAC STP | 22.711 L/mol |
| Molvolumen bei älterem STP | 22.414 L/mol |
| Temperaturskala erforderlich | Kelvin (K = °C + 273,15) |
Was sind STP-Bedingungen?
STP steht für Standardtemperatur und -druck. Es handelt sich um einen festen Referenzzustand, der es Wissenschaftlern ermöglicht, Gasvolumina, -dichten und -mengen zu vergleichen, die an verschiedenen Orten und an verschiedenen Tagen gemessen wurden. Ein Gasvolumen bedeutet ohne seine Temperatur und seinen Druck wenig, da die gleiche Gasmenge in einem kalten Labor und einer heißen Fabrik sehr unterschiedliche Volumina einnimmt. STP beseitigt diese Mehrdeutigkeit.
Die aktuelle IUPAC-Definition von STP ist eine Temperatur von 273,15 K (0 °C) und ein absoluter Druck von 100 kPa (1 bar). IUPAC übernahm dies im Jahr 1982. Zuvor definierte IUPAC den Standarddruck als 1 atm (101,325 kPa), und viele Lehrbücher, Prüfungen und Chemiekurse verwenden immer noch diesen älteren Wert. Beide Versionen verwenden 0 °C, der Unterschied besteht also nur im Druck.
Da Gase dem kombinierten Gasgesetz folgen, ist die Umrechnung eines gemessenen Volumens in STP eine direkte Anwendung von P1V1/T1 = P2V2/T2, wobei Zustand 2 der Standardzustand ist. Der Zusammenhang ergibt sich aus dem idealen Gasgesetz und der kinetischen Molekulartheorie und gilt für eine feste Gasmenge.
Warum STP wichtig ist
Vergleich der Gasmengen
Ein Volumen bei STP spiegelt die Gasmenge wider, nicht das Wetter im Labor.
Stöchiometrie
Bei Reaktionsproblemen werden häufig Gasvolumina bei STP angegeben oder verlangt, wobei das Molvolumen zur Verknüpfung von Volumen und Mol verwendet wird.
Dichtevergleiche
Die Gasdichten werden bei STP tabellarisch aufgeführt, sodass verschiedene Gase fair verglichen werden können.
Branchenberichterstattung
Gasfluss und -speicherung werden oft als Standardvolumina angegeben, damit die Mengen vergleichbar sind.
STP-Bedingungen im Vergleich: STP, NTP, SATP und andere
Es gibt mehrere „Standard“-Zustände. Prüfen Sie immer, welches Ihr Lehrbuch, Ihr Lehrer oder Ihre Norm erfordert.
| Standard | Temperatur | Druck | Molvolumen eines idealen Gases |
|---|---|---|---|
| STP (IUPAC, seit 1982) | 273.15 K (0 °C) | 100 kPa (1 bar) | 22.711 L/mol |
| STP (ältere IUPAC, viele Lehrbücher) | 273.15 K (0 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 22.414 L/mol |
| NTP (Normaltemperatur und -druck, NIST) | 293.15 K (20 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 24.055 L/mol |
| SATP (Standardumgebungstemperatur und -druck) | 298.15 K (25 °C) | 100 kPa (1 bar) | 24.790 L/mol |
| SATP (älter, 1 atm) | 298.15 K (25 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 24.465 L/mol |
| ISA-Meeresspiegel (Internationale Standardatmosphäre) | 288.15 K (15 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 23.645 L/mol |
Äquivalente Werte des Standarddrucks
| Standarddruck | Geldautomat | kPa | mmHg | Bar | psi |
|---|---|---|---|---|---|
| IUPAC-Standard (1 bar) | 0.98692 | 100 | 750.06 | 1.000 | 14.504 |
| Älterer Standard (1 atm) | 1.00000 | 101.325 | 760 | 1.01325 | 14.696 |
Die STP-Umrechnungsformel
Beginnen Sie mit dem kombinierten Gasgesetz:
Zustand 2 sei der Standardzustand, also P2 = P(STP), T2 = T(STP) und V2 = V(STP). Nach V(STP) auflösen:
Um in die andere Richtung zu gehen, von einem bekannten STP-Volume zu einem Volume unter anderen Bedingungen:
So ermitteln Sie die Gasmenge bei STP:
Dabei ist Vm das Molvolumen im gewählten Standardzustand.
Variablentabelle
| Variabel | Bedeutung | Gemeinsame Einheiten |
|---|---|---|
| P1 | Gemessener Druck | atm, kPa, mmHg, Torr, bar, psi |
| V1 | Gemessenes Volumen | L, ml, m³ |
| T1 | Gemessene Temperatur | K (umgerechnet von °C oder °F) |
| P(STP) | Standarddruck | 100 kPa oder 101,325 kPa |
| T(STP) | Standardtemperatur | 273.15 K |
| V(STP) | Volumen bei STP (unbekannt) | Gleiche Einheit wie V1 |
| Vm | Molvolumen bei STP | L/mol |
| n | Mole Gas | Mol |
So verwenden Sie diesen STP-Rechner
Wählen Sie den Modus
Wählen Sie „In STP konvertieren“ oder „Von STP konvertieren“.
Wählen Sie die STP-Definition aus
Wählen Sie IUPAC STP (273,15 K, 100 kPa), älteres STP (273,15 K, 1 atm), NTP, SATP oder benutzerdefinierte Werte.
Geben Sie den gemessenen Druck ein
Geben Sie P1 ein und wählen Sie atm, kPa, mmHg, Torr, bar oder psi.
Geben Sie das gemessene Volumen ein
Geben Sie V1 ein und wählen Sie L, ml oder m³.
Geben Sie die gemessene Temperatur ein
Geben Sie T1 in K, °C oder °F ein. Das Tool rechnet ihn in Kelvin um.
Klicken Sie auf Berechnen
Der Rechner gibt das Volumen bei STP und die Gasmole zurück.
Lesen Sie die Schritte
Überprüfen Sie die ersetzte Gleichung, um zu sehen, wie die Antwort gefunden wurde.
Führen Sie eine Sinnüberprüfung durch
Ein Gas, das bei niedrigem Druck oder hoher Temperatur gemessen wird, sollte bei STP ein kleineres Volumen haben, und ein Gas, das bei hohem Druck oder niedriger Temperatur gemessen wird, sollte ein größeres Volumen haben.
Was kann dieser Rechner berechnen?
Lautstärke bei STP
Konvertieren Sie ein gemessenes Gasvolumen in den Standardzustand.
Volumen von STP
Konvertieren Sie ein bekanntes STP-Volumen in das Volumen unter anderen Bedingungen.
Maulwürfe bei STP
Ermitteln Sie die Gasmenge anhand des STP-Volumens mithilfe des Molvolumens.
Gasdichte bei STP
Schätzen Sie die Dichte anhand der Molmasse und des Molvolumens.
Für ein allgemeines Problem mit Unbekanntem verwenden Sie Combined Gas Law Calculator. Für Mol, Masse oder einen einzelnen Zustand verwenden Sie Ideal Gas Law Calculator. Für Temperaturumrechnungen verwenden Sie Temperature Calculator.
STP Neu geordnete Formeln
Alle Formen entstehen durch Kreuzmultiplikation von P1V1/T1 = P(STP)V(STP)/T(STP).
| Auflösen nach | Formel |
|---|---|
| Lautstärke bei STP | V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) |
| Gemessenes Volumen | V1 = (P(STP) × V(STP) × T1) / (P1 × T(STP)) |
| Gemessener Druck | P1 = (P(STP) × V(STP) × T1) / (V1 × T(STP)) |
| Gemessene Temperatur | T1 = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × V(STP)) |
| Maulwürfe bei STP | n = V(STP) / Vm |
Lesen Sie die STP-Volumenformel als eine Reihe von Verhältnissen:
Multiplizieren Sie das gemessene Volumen mit einer Druckkorrektur und einer Temperaturkorrektur. Wenn das Gas bei einem höheren Druck als dem Standarddruck gemessen wurde, liegt das erste Verhältnis über 1 und das Volumen wächst. Wurde es bei einer höheren Temperatur als 273,15 K gemessen, liegt das zweite Verhältnis unter 1 und das Volumen schrumpft.
STP-Berechnungsbeispiele
Konvertieren eines Volumens in STP (ältere Definition, 1 atm)
Problem: Ein Gas nimmt bei 2,00 atm und 27 °C 5,00 L ein. Finden Sie sein Volumen bei STP (273,15 K und 1,00 atm).
Unter Verwendung der Verhältnisform: 5,00 × (2,00 / 1,00) × (273,15 / 300,15) = 5,00 × 2 × 0,910 = 9,10 L. Der Druck ist doppelt so hoch wie der Standard, wodurch sich das Volumen bei STP verdoppelt, und der kleine Temperaturunterschied verringert es leicht.
Laborgassammlung (ml, mmHg, °C)
Problem: Eine Gasprobe umfasst 250 ml bei 740 mmHg und 22 °C. Ermitteln Sie das Volumen bei STP (273,15 K und 760 mmHg) und anschließend die Mole des Gases.
Die Einheiten ml und mmHg bleiben bestehen, da der gemessene und der Standardzustand dieselben Einheiten verwenden. Nur die Temperatur muss umgerechnet werden.
IUPAC STP (100 kPa)
Problem: Ein Gas nimmt bei 150 kPa und 50 °C 1,50 L ein. Finden Sie sein Volumen bei IUPAC STP (273,15 K und 100 kPa).
Das gleiche Problem unter dem älteren 1-atm-Standard ergibt 1,88 L, was zeigt, warum Sie den in Ihrem Kurs angegebenen Standard verwenden müssen.
Von STP in andere Bedingungen konvertieren
Problem: Ein Gas nimmt bei STP (273,15 K und 1,00 atm) 10,0 L ein. Welches Volumen nimmt es bei 25 °C und 0,900 atm ein?
Das Gas dehnt sich aus, weil der Druck niedriger und die Temperatur höher als normal ist.
Muttermale und die Wirkung der STP-Definition
Problem: Ein Gas nimmt bei STP 44,8 l ein. Wie viele Mol sind es unter jeder Definition?
Die beiden Antworten unterscheiden sich um etwa 1,3 %. Verwenden Sie bei einer Prüfung das Molvolumen, das in Ihrem Kurs angegeben ist. Lehrbuchaufgaben, die ein Volumen bei STP angeben und eine reine ganze Molzahl erwarten, verwenden normalerweise 22,4 L/mol.
Molvolumen bei STP
Das Molvolumen eines idealen Gases ist das Volumen eines Mols bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck. Es folgt aus dem idealen Gasgesetz Vm = RT / P, wobei R die Gaskonstante ist (8,314 J/(mol·K) oder 8,314 L·kPa/(mol·K)). Bei gleicher Temperatur und gleichem Druck nimmt ein Mol eines idealen Gases das gleiche Volumen ein. Dies ist das Avogadro-Gesetz, und deshalb enthält ein Mol unabhängig vom gewählten Gas die gleiche Anzahl an Teilchen (die Avogadro-Konstante 6,022 × 10²³).
| Zustand | Temperatur | Druck | Molares Volumen |
|---|---|---|---|
| IUPAC STP | 273.15 K | 100 kPa | 22.711 L/mol |
| Ältere STP | 273.15 K | 101.325 kPa | 22.414 L/mol |
| NTP | 293.15 K | 101.325 kPa | 24.055 L/mol |
| SATP (1 Balken) | 298.15 K | 100 kPa | 24.790 L/mol |
| SATP (1 atm) | 298.15 K | 101.325 kPa | 24.465 L/mol |
Gasdichte bei STP
Sobald Sie das Molvolumen kennen, folgt die Dichte aus der Molmasse: Dichte = Molmasse / Molvolumen Die folgenden Werte verwenden 22,414 L/mol (0 °C und 1 atm) und behandeln jedes Gas als ideal.
| Gas | Molmasse (g/mol) | Dichte bei 0 °C und 1 atm (g/L) |
|---|---|---|
| Wasserstoff (H₂) | 2.016 | 0.0899 |
| Helium (He) | 4.003 | 0.1786 |
| Stickstoff (N₂) | 28.014 | 1.250 |
| Luft (Durchschnitt) | 28.97 | 1.292 |
| Sauerstoff (O₂) | 31.998 | 1.428 |
| Kohlendioxid (CO₂) | 44.01 | 1.964 |
STP-Einheiten und Umrechnungen
Bei der Umrechnung handelt es sich um ein Verhältnis, sodass jede Druckeinheit und jede Volumeneinheit funktionieren, wenn der gemessene und der Standardzustand dieselben verwenden.
Pressure Units
| Druckeinheit | Äquivalent |
|---|---|
| 1 atm | 101.325 kPa |
| 1 atm | 760 mmHg |
| 1 atm | 760 torr |
| 1 atm | 1.01325 bar |
| 1 atm | 14.696 psi |
| 1 bar | 100 kPa |
Volume Units
| Volumeneinheit | Äquivalent |
|---|---|
| 1 L | 1000 mL |
| 1 mL | 1 cm³ |
| 1 m³ | 1000 L |
Standardmengen in der Industrie
Außerhalb des Klassenzimmers werden „Standard“-Volumina verwendet, um Gasmengen auf vergleichbare Weise zu melden, die Referenzbedingungen variieren jedoch je nach Branche und Region.
Normalkubikmeter (Nm³)
Normalerweise ein Kubikmeter Gas bei 0 °C und 1,01325 bar, obwohl einige Lieferanten andere Referenzen verwenden.
Normkubikmeter (Sm³)
Wird oft bei 15 °C und 1,01325 bar definiert, die Definitionen variieren jedoch.
Standardkubikfuß (scf) und SCFM
In den USA üblich für Druckluft und Erdgas, oft mit 60 °F und 14,696 psi angegeben, einige Anbieter verwenden jedoch 68 °F.
Tatsächliche Kubikfuß pro Minute (ACFM)
Der tatsächliche Durchfluss unter Betriebsbedingungen, der mit der gleichen Gasgesetzmethode in Standarddurchfluss umgerechnet werden muss.
Wann können Sie diesen STP-Rechner verwenden?
Verwenden Sie die STP-Konvertierung, wenn alle folgenden Bedingungen zutreffen:
Konstante Gasmenge
Die Molzahl bleibt zwischen dem gemessenen und dem Standardzustand gleich.
Gleiche Gasprobe
Sie konvertieren eine Probe von gemessenen Bedingungen in einen Referenzzustand.
Bekannte gemessene Bedingungen
Sie kennen Druck, Volumen und Temperatur.
Absolute Einheiten
Die Temperatur wird in Kelvin angegeben und der Druck ist absolut.
Ein Gas
Das STP-Molvolumen gilt für Gase, nicht für Flüssigkeiten oder Feststoffe.
Häufige Fehler bei der STP-Berechnung
| Fehler | Warum es fehlschlägt | Beheben |
|---|---|---|
| Verwendung der falschen STP-Definition | 1 bar und 1 atm unterscheiden sich um 1,3 %, und 0 °C und 25 °C unterscheiden sich stark | Prüfen Sie, welchen Standard Ihr Kurs bzw. Standard erfordert |
| Verwechslung von STP mit SATP oder Raumtemperatur | SATP beträgt 25 °C, nicht 0 °C | Bestätigen Sie 273,15 K für STP |
| Mit °C oder °F | Gasgesetze benötigen eine absolute Temperatur | Umrechnen mit K = °C + 273,15 |
| Verwendung von 22,4 l/mol für alle Bedingungen | 22,414 L/mol gilt nur bei 273,15 K und 1 atm | Verwenden Sie das Molvolumen für den von Ihnen gewählten Standard |
| Überdruck verwenden | Ignoriert den atmosphärischen Druck | Fügen Sie etwa 1 atm (14,7 psi) hinzu, um den absoluten Wert zu erhalten |
| Mischdruckeinheiten | atm und kPa in einem Verhältnis ergeben eine falsche Antwort | Wandeln Sie alle Drücke in eine Einheit um |
| Wasserdampf ignorieren | Über Wasser gesammeltes Gas weist einen Dampfdruck auf | Subtrahieren Sie zuerst den Dampfdruck von Wasser |
| Umkehrung der Verhältnisse | Setzt Standardwerte dort ein, wo gemessene Werte hingehören | Schreiben Sie V(STP) = V1 × (P1 / P(STP)) × (T(STP) / T1) |
| Anwenden von STP auf eine sich ändernde Gasmenge | Muttermale dürfen sich nicht verändern | Verwenden Sie das ideale Gasgesetz, wenn Gas hinzugefügt wird oder verloren geht |
| Runden zu früh | Durch die Berechnung wachsen kleine Fehler | Behalten Sie zusätzliche Ziffern bei und runden Sie am Ende ab |
STP-Rechner im Vergleich zu anderen Gasgesetz-Tools
| Werkzeug | Verwenden Sie es wann |
|---|---|
| STP-Bedingungsrechner (diese Seite) | Sie benötigen ein Gasvolumen, Mol oder eine Dichte in einem Standardreferenzzustand |
| Kombinierter Gasgesetzrechner | Zwei beliebige Zustände eines Gases, aufgelöst nach P, V oder T |
| Idealer Gasgesetz-Rechner | Sie benötigen Mole, Masse oder einen einzelnen Zustand (PV = nRT) |
| Druckrechner | Sie benötigen den Enddruck nach Volumen- und Temperaturänderungen |
| Volumenrechner | Sie benötigen das Endvolumen nach Druck- und Temperaturänderungen |
| Temperaturrechner | Sie benötigen die Endtemperatur oder Umrechnungen in Kelvin, Celsius und Fahrenheit |
| Die Gesetzesrechner von Boyle, Charles und Gay-Lussac | Nur zwei Variablen ändern sich und die dritte ist konstant |
Häufig gestellte Fragen zum STP-Rechner
Antworten auf häufige Fragen zu Gasgesetzen, mathematischen Umstellungen und thermodynamischen Einheiten.
Was sind STP-Bedingungen?
STP steht für Standardtemperatur und -druck. Die aktuelle IUPAC-Definition beträgt 273,15 K (0 °C) und 100 kPa (1 bar). Viele Lehrbücher verwenden immer noch 273,15 K und 1 atm (101,325 kPa).
Wie hoch ist die Temperatur bei STP?
Die Temperatur bei STP beträgt 273,15 K, was 0 °C oder 32 °F entspricht.
Wie hoch ist der Druck bei STP?
Nach der aktuellen IUPAC-Definition beträgt er 100 kPa (1 bar, etwa 0,987 atm). Nach der älteren Definition beträgt er 101,325 kPa (1 atm, 760 mmHg).
Wie groß ist das Molvolumen bei STP?
Sie beträgt 22,711 L/mol bei IUPAC STP (273,15 K und 100 kPa) und 22,414 L/mol bei 273,15 K und 1 atm. Verwenden Sie den in Ihrem Kurs angegebenen Wert.
Wie rechnet man ein Gasvolumen in STP um?
Verwenden Sie V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1). Wandeln Sie die gemessene Temperatur in Kelvin um, verwenden Sie passende Druckeinheiten, ersetzen Sie die Werte und lösen Sie die Lösung.
Wie findet man Gasmole bei STP?
Teilen Sie das Volumen bei STP durch das Molvolumen. Beispielsweise entsprechen 44,8 L bei 273,15 K und 1 atm 44,8 / 22,414 oder etwa 2,00 Mol.
Was ist der Unterschied zwischen STP und NTP?
STP verwendet 0 °C, während NTP (wie von NIST definiert) 20 °C und 1 atm verwendet. Das Molvolumen bei NTP beträgt etwa 24,055 l/mol, verglichen mit etwa 22,4 l/mol bei älteren STP.
Was ist der Unterschied zwischen STP und SATP?
STP verwendet 273,15 K (0 °C) und SATP verwendet 298,15 K (25 °C). SATP kommt den normalen Laborbedingungen näher und sein Molvolumen beträgt etwa 24,79 L/mol bei 100 kPa.
Warum hat die IUPAC den STP-Druck von 1 atm auf 100 kPa geändert?
Die IUPAC änderte 1982 den Standarddruck auf 100 kPa (1 bar), um ihn an die SI-Einheiten anzupassen, da 1 bar eine runde Zahl in Kilopascal ist. In vielen Lehrbüchern wurde 1 atm aus der Tradition herausgehalten.
Gilt immer 22,4 L/mol?
Nein. Dies gilt nur bei 273,15 K und 1 atm. Unter anderen Bedingungen unterscheidet sich das Molvolumen. Dieser Rechner ermittelt das richtige Molvolumen für jeden Standardzustand.
Kann ich die STP-Konvertierung verwenden, wenn sich die Gasmenge ändert?
Nein. Das kombinierte Gasgesetz erfordert eine konstante Molzahl. Wenn Gas hinzugefügt oder entfernt wird, verwenden Sie das ideale Gasgesetz.
Ist Wasser bei STP ein Gas?
Nein. Bei 0 °C ist Wasser ein Feststoff oder eine Flüssigkeit, daher gilt das molare Gasvolumen nicht für Wasser bei STP. Dies gilt für echte Gase wie Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxid.
Warum benötige ich den Dampfdruck von Wasser für über Wasser gesammelte Gase?
Ein über Wasser gesammeltes Gas ist eine Mischung aus Gas und Wasserdampf. Der Gesamtdruck entspricht der Summe beider Partialdrücke. Subtrahieren Sie daher den Dampfdruck von Wasser bei der Sammeltemperatur, um den Druck des trockenen Gases zu erhalten.
Ist der STP-Rechner für echte Gase genau?
Es ist genau für Gase, die sich nahezu ideal verhalten, was die meisten gängigen Gase in der Nähe von STP einschließt. Leicht verflüssigende Gase oder Gase unter hohem Druck weichen vom Idealverhalten ab.