Normalbedingung

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Die sogenannten Normalbedingungen (auch STP genannt, vom englischen Begriff „Standard Temperature and Pressure“) für die Angabe von Eigenschaften von Gasen sind:

nach Festlegung durch die deutsche Norm DIN 1343 „Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe, Werte“, Ausgabe Januar 1990 ^[1] :

• Temperatur T = 273,15 K entsprechend 0 °C und
• Druck p = 101325 Pa = 101325 N/m² = 1013,25 hPa = 101,325 kPa = 1,01325 bar ( = 1 atm)
  

nach Festlegung durch die IUPAC ^[2] aus dem Jahre 1982:

• Temperatur T = 273,15 K entsprechend 0 °C und
• Druck p = 100000 Pa = 100000 N/m² = 1000 hPa = 100 kPa = 1 bar ^[3]
  

Dieser Zustand wird oft mit den Standardbedingungen (auch NTP für „Normal Temperature and Pressure“) verwechselt. Während die Normalbedingungen (STP) weltweit genormt sind, variieren die Standardbedingungen (NTP) von Region zu Region, auch von Branche zu Branche, und umfassen je nachdem auch weitere Bedingungen neben Druck und Temperatur. In der englischsprachigen Literatur werden die NTP oft auch als STP bezeichnet, so dass insbesondere bei Angaben in dieser Sprache gut darauf geachtet werden muss, welcher Zustand tatsächlich gemeint ist.

Weitere Definitionen

Weitere verbreitete Druck-/Temperaturbedingungen :

• SATP-Bedingungen („Standard Ambient Temperature and Pressure“)

T = 298,15 K entsprechend 25 °C und

p = 101.300 Pa = 1013 hPa = 101,3 kPa = 1,013 bar

In der Medizin und Physiologie (insbesondere der Atmungsphysiologie) unterscheidet man folgende Bedingungen:^[4]

• STPD-Bedingungen („standard temperature, pressure, dry“):

T = 273 K (0 °C), p = 101 kPa, Wasserdampfpartialdruck p(H₂O) = 0 kPa

• BTPS-Bedingungen („body temperature, pressure, saturated“):

T = 310 K (37 °C), p tatsächlicher Luftdruck, Wasserdampfpartialdruck p(H₂O) = 6,25 kPa (Wasserdampfsättigung bei 37 °C)

• ATPS-Bedingungen („ambient temperature, pressure, saturated“):

die tatsächlichen Messbedingungen außerhalb des Körpers: T Zimmertemperatur, p Luftdruck, p(H₂O) Wasserdampfsättigung

Frühere Festlegungen des DIN

In der deutschen Norm DIN 524 „Normaltemperatur“ vom August 1922 war festgelegt worden: „Die Eigenschaften von Stoffen und Systemen sind möglichst bei einer bestimmten einheitlichen Temperatur zu messen oder für eine solche zu berechnen und anzugeben. Als Normaltemperatur gilt 20° C, sofern nicht besondere Gründe für die Wahl einer anderen Temperatur vorliegen“. Unberührt davon blieben damals „die Temperatur 0° in der Festlegung der Maßeinheiten Meter und Ohm, der Druckeinheit Atmosphäre sowie bei Barometerangaben“ und „die Temperatur 4° in der Festlegung der Maßeinheit Liter und für Wasser als Vergleichskörper bei Dichtebestimmungen“. (Die - heute falsche - Schreibung der Einheitenzeichen ist originalgetreu wiedergegeben.)

Diese Norm wurde im August 1940 durch DIN 1343 „Normtemperatur, Normdruck, Normzustand“ ersetzt. Darin sind 0 °C und 20 °C als Normtemperaturen festgelegt und auch zwei Werte für Normdrucke: 1 physikalische Atmosphäre = 1,01325 bar = 760 Torr und 1 technische Atmosphäre = 0,980665 bar = 1 kg/cm². Der Normzustand mit 0° C und 1 physikalischen Atmosphäre als Normdruck heißt demnach physikalischer Normzustand; die Zusammenstellung 20° C und 1 kg/cm² stellt den technischen Normzustand dar. Neu eingeführt wurde auch der Begriff „Normvolum (d. h. das Volum im Normzustand)“, das „als Mengenmaß immer auf den physikalischen Normzustand zu beziehen“ war. „Insbesondere ist unter dem Normvolum eines Gases das Volum zu verstehen, das das Gas als solches (ohne etwa beigemengten Wasserdampf) im physikalischen Normzustand einnehmen würde: 0° C, 760 Torr, trocken“. Nach den Erläuterungen in der Norm ist damals in der Industrie auch ein Normzustand bei 15° C und 1 kg/cm² benutzt worden.

Die Ausgabe der Norm vom Juni 1955 erwähnt in ihren Erläuterungen, dass in der Spektroskopie auf 750 Torr und 15 °C bei trockener Luft und 0,03 Vol.-% CO₂ bezogen wird. „Bei Gaswerken sowie bei manchen wärmetechnischen Untersuchungen ist es üblich, eine Bezugstemperatur von 15 °C zugrunde zu legen, die an vielen Orten der mittleren Jahrestemperatur entspricht. … Derartige Zustände sollen nicht als Normzustände bezeichnet werden, sondern als Bezugszustände, Betriebszustände oder ähnlich“.

Die Ausgabe April 1963 erhielt den Titel „Normzustand, Normvolumen“; darin wird der bisherige „physikalische Normzustand“ als nunmehr einziger Normzustand festgelegt und der bisherige „technische Normzustand“ nur noch in einer Anmerkung erwähnt; das bisherige „Normvolum“ wird zeitgemäß in „Normvolumen“ übersetzt und folgender Zahlenwert genannt: „In diesem Zustand hat 1 kmol eines idealen Gases ein Volumen von 22,414 m³“.- Die Ausgabe vom Mai 1964 ergänzte lediglich das Formelzeichen V_n für das Normvolumen und V_mn für das molare Normvolumen des idealen Gases. Die Normausgabe vom Dezember 1971 brachte keine sachlichen Änderungen. Weitere Ausgaben sind im November 1975 und im August 1986 erschienen.

Einzelnachweise

1. ↑ Quelle fehlt!
2. ↑ http://www.iupac.org/goldbook/S05910.pdf
3. ↑ http://www.iupac.org/goldbook/S05921.pdf
4. ↑ Schmidt; Lang: Physiologie des Menschen. 30. Aufl. Heidelberg 2007

Siehe auch

• Normkubikmeter
• Normatmosphäre
• Standard-Testbedingungen
• Maßbezugstemperatur
• Zustandszahl