Kalkulator Kondisi STP
Kalkulator STP ini mengubah volume gas dari tekanan dan suhu apa pun menjadi suhu dan tekanan standar (STP). Masukkan tekanan, volume, dan suhu yang Anda ukur, pilih definisi STP, dan alat akan menyelesaikan V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) dengan langkah lengkap. Ini juga mengembalikan mol gas pada STP dan memungkinkan Anda menjalankan penghitungan secara terbalik, dari volume STP yang diketahui ke volume pada kondisi lain. Ia menerima atm, kPa, mmHg, torr, bar, dan psi untuk tekanan, L, mL, dan m³ untuk volume, dan K, °C, dan °F untuk suhu, dan mengubah suhu menjadi Kelvin secara otomatis.
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
Kalkulator STP ini mengubah volume gas dari tekanan dan suhu apa pun menjadi suhu dan tekanan standar (STP). Masukkan tekanan, volume, dan suhu yang Anda ukur, pilih definisi STP, dan alat akan menyelesaikan V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) dengan langkah lengkap. Ini juga mengembalikan mol gas pada STP dan memungkinkan Anda menjalankan penghitungan secara terbalik, dari volume STP yang diketahui ke volume pada kondisi lain. Ia menerima atm, kPa, mmHg, torr, bar, dan psi untuk tekanan, L, mL, dan m³ untuk volume, dan K, °C, dan °F untuk suhu, dan mengubah suhu menjadi Kelvin secara otomatis.
Referensi Cepat
| Barang | Nilai |
|---|---|
| IUPAC STP (saat ini) | 273,15 K (0 °C) dan 100 kPa (1 bar) |
| STP lama (banyak buku teks) | 273,15 K (0 °C) dan 101,325 kPa (1 atm) |
| Rumus | V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) |
| Berdasarkan | Hukum gas gabungan, P1V1/T1 = P2V2/T2 |
| Volume molar pada IUPAC STP | 22.711 L/mol |
| Volume molar pada STP yang lebih tua | 22.414 L/mol |
| Skala suhu diperlukan | Kelvin (K = °C + 273,15) |
Apa Itu Kondisi STP?
STP adalah singkatan dari suhu dan tekanan standar. Ini adalah keadaan referensi tetap yang memungkinkan para ilmuwan membandingkan volume, kepadatan, dan jumlah gas yang diukur di tempat berbeda pada hari berbeda. Volume gas tidak berarti apa-apa tanpa suhu dan tekanannya, karena jumlah gas yang sama menempati volume yang sangat berbeda di laboratorium dingin dan pabrik panas. STP menghilangkan ambiguitas itu.
Definisi STP IUPAC saat ini adalah suhu 273,15 K (0 °C) dan tekanan absolut 100 kPa (1 bar). IUPAC mengadopsi nilai ini pada tahun 1982. Sebelumnya, IUPAC menetapkan tekanan standar sebagai 1 atm (101,325 kPa), dan banyak buku teks, ujian, dan kursus kimia masih menggunakan nilai lama tersebut. Kedua versi tersebut menggunakan suhu 0 °C, jadi yang membedakan hanya tekanannya saja.
Karena gas mengikuti hukum gas gabungan, konversi volume terukur ke STP merupakan penerapan langsung dari P1V1/T1 = P2V2/T2, dengan keadaan 2 adalah keadaan standar. Hubungan ini mengikuti hukum gas ideal dan teori kinetik molekuler, dan berlaku untuk jumlah gas yang tetap.
Mengapa STP Penting
Membandingkan volume gas
Volume pada STP mencerminkan jumlah gas, bukan cuaca di laboratorium.
Stoikiometri
Soal reaksi sering kali menentukan atau menanyakan volume gas pada STP, menggunakan volume molar untuk menghubungkan volume dan mol.
Perbandingan kepadatan
Kepadatan gas ditabulasikan pada STP sehingga berbagai gas dapat dibandingkan secara adil.
Pelaporan industri
Aliran dan penyimpanan gas sering kali dilaporkan sebagai volume standar sehingga jumlahnya dapat dibandingkan.
Kondisi STP Dibandingkan: STP, NTP, SATP, dan Lainnya
Ada beberapa negara bagian "standar". Selalu periksa mana yang dibutuhkan oleh buku teks, instruktur, atau standar Anda.
| Standar | Suhu | Tekanan | Volume Molar Gas Ideal |
|---|---|---|---|
| STP (IUPAC, sejak 1982) | 273.15 K (0 °C) | 100 kPa (1 batang) | 22.711 L/mol |
| STP (IUPAC lama, banyak buku teks) | 273.15 K (0 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 22.414 L/mol |
| NTP (suhu dan tekanan normal, NIST) | 293.15 K (20 °C) | 101,325 kPa (1atm) | 24.055 L/mol |
| SATP (suhu dan tekanan lingkungan standar) | 298.15 K (25 °C) | 100 kPa (1 batang) | 24.790 L/mol |
| SATP (lebih tua, 1 atm) | 298.15 K (25 °C) | 101,325 kPa (1atm) | 24.465 L/mol |
| Permukaan laut ISA (Suasana Standar Internasional) | 288.15 K (15 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 23.645 L/mol |
Nilai Setara Tekanan Standar
| Tekanan Standar | atm | kPa | mmHg | batang | psi |
|---|---|---|---|---|---|
| Standar IUPAC (1 batang) | 0.98692 | 100 | 750.06 | 1.000 | 14.504 |
| Standar lama (1 atm) | 1.00000 | 101.325 | 760 | 1.01325 | 14.696 |
Rumus Konversi STP
Mulailah dengan hukum gas gabungan:
Misalkan keadaan 2 adalah keadaan standar, maka P2 = P(STP), T2 = T(STP), dan V2 = V(STP). Selesaikan untuk V(STP):
Untuk sebaliknya, dari volume STP yang diketahui ke volume pada kondisi lain:
Untuk mencari jumlah gas pada STP:
dimana Vm adalah volume molar pada keadaan standar yang dipilih.
Tabel Variabel
| Variabel | Artinya | Unit Umum |
|---|---|---|
| P1 | Tekanan terukur | atm, kPa, mmHg, torr, bar, psi |
| V1 | Volume terukur | L, mL, m³ |
| T1 | Suhu terukur | K (dikonversi dari °C atau °F) |
| P(STP) | Tekanan standar | 100 kPa atau 101,325 kPa |
| T(STP) | Suhu standar | 273.15 K |
| V(STP) | Volume di STP (tidak diketahui) | Unit yang sama dengan V1 |
| Vm | Volume molar pada STP | L/mol |
| n | Mol gas | mol |
Cara Menggunakan Kalkulator STP Ini
Pilih modenya
Pilih "konversi ke STP" atau "konversi dari STP".
Pilih definisi STP
Pilih IUPAC STP (273,15 K, 100 kPa), STP lama (273,15 K, 1 atm), NTP, SATP, atau nilai khusus.
Masukkan tekanan yang diukur
Ketik P1 dan pilih atm, kPa, mmHg, torr, bar, atau psi.
Masukkan volume yang diukur
Ketik V1 dan pilih L, mL, atau m³.
Masukkan suhu yang diukur
Ketik T1 dalam K, °C, atau °F. Alat ini mengubahnya menjadi Kelvin.
Klik Hitung
Kalkulator mengembalikan volume pada STP dan mol gas.
Baca langkah-langkahnya
Periksa persamaan pengganti untuk melihat bagaimana jawabannya ditemukan.
Jalankan pemeriksaan rasa
Gas yang diukur pada tekanan rendah atau suhu tinggi harus memiliki volume yang lebih kecil pada STP, dan gas yang diukur pada tekanan tinggi atau suhu rendah harus memiliki volume yang lebih besar.
Apa yang Dapat Dihitung Kalkulator Ini?
Volume di STP
Ubah volume gas terukur ke keadaan standar.
Volume dari STP
Ubah volume STP yang diketahui menjadi volume pada kondisi lain.
Tahi lalat di STP
Temukan jumlah gas dari volume STP-nya menggunakan volume molar.
Kepadatan gas di STP
Perkirakan massa jenis dari massa molar dan volume molar.
Untuk masalah umum yang tidak diketahui, gunakan Combined Gas Law Calculator. Untuk mol, massa, atau satu keadaan, gunakan Ideal Gas Law Calculator. Untuk konversi suhu, gunakan Temperature Calculator.
Rumus STP yang Disusun Ulang
Semua bentuk berasal dari perkalian silang P1V1/T1 = P(STP)V(STP)/T(STP).
| Selesaikan Untuk | Rumus |
|---|---|
| Volume di STP | V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) |
| Volume terukur | V1 = (P(STP) × V(STP) × T1) / (P1 × T(STP)) |
| Tekanan terukur | P1 = (P(STP) × V(STP) × T1) / (V1 × T(STP)) |
| Suhu terukur | T1 = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × V(STP)) |
| Tahi lalat di STP | n = V(STP) / Vm |
Baca rumus volume STP sebagai seperangkat rasio:
Kalikan volume terukur dengan koreksi tekanan dan koreksi suhu. Jika gas diukur pada tekanan yang lebih tinggi dari standar, rasio pertama berada di atas 1 dan volumenya bertambah. Jika diukur pada suhu lebih tinggi dari 273,15 K, rasio kedua di bawah 1 dan volumenya menyusut.
Contoh Perhitungan STP
Mengonversi Volume ke STP (Definisi Lama, 1 atm)
Problem: Suatu gas menempati 5,00 L pada 2,00 atm dan 27 °C. Tentukan volumenya pada STP (273,15 K dan 1,00 atm).
Menggunakan bentuk rasio: 5,00 × (2,00 / 1,00) × (273,15 / 300,15) = 5,00 × 2 × 0,910 = 9,10 L. Tekanannya dua kali standar, yang menggandakan volume pada STP, dan perbedaan suhu yang kecil memangkasnya sedikit.
Pengumpulan Gas Lab (mL, mmHg, °C)
Problem: Sampel gas menempati 250 mL pada 740 mmHg dan 22 °C. Tentukan volumenya pada STP (273,15 K dan 760 mmHg), lalu mol gasnya.
Satuan mL dan mmHg dapat digunakan karena keadaan terukur dan standar menggunakan satuan yang sama. Hanya suhu yang memerlukan konversi.
IUPAC STP (100 kPa)
Problem: Suatu gas menempati 1,50 L pada 150 kPa dan 50 °C. Temukan volumenya di IUPAC STP (273,15 K dan 100 kPa).
Masalah yang sama pada standar 1 atm lama menghasilkan 1,88 L, yang menunjukkan mengapa Anda harus menggunakan standar yang ditentukan kursus Anda.
Konversi Dari STP ke Kondisi Lain
Problem: Suatu gas menempati 10,0 L pada STP (273,15 K dan 1,00 atm). Berapakah volume yang ditempatinya pada suhu 25 °C dan tekanan 0,900 atm?
Gas memuai karena tekanannya lebih rendah dan suhunya lebih tinggi dari standar.
Tahi Lalat dan Pengaruh Definisi STP
Problem: Suatu gas menempati 44,8 L pada STP. Berapa jumlah mol pada tiap definisi?
Kedua jawaban tersebut berbeda sekitar 1,3%. Pada suatu ujian, gunakan volume molar yang diberikan kursus Anda. Soal buku teks yang memberikan volume pada STP dan mengharapkan jumlah mol murni biasanya menggunakan 22,4 L/mol.
Volume Molar pada STP
Volume molar gas ideal adalah volume satu mol pada suhu dan tekanan tertentu. Hal ini mengikuti hukum gas ideal, Vm = RT / P, dengan R adalah konstanta gas (8,314 J/(mol·K), atau 8,314 L·kPa/(mol·K)). Pada suhu dan tekanan yang sama, satu mol gas ideal menempati volume yang sama. Ini adalah hukum Avogadro, dan itulah sebabnya satu mol mengandung jumlah partikel yang sama (konstanta Avogadro, 6,022 × 10²³) gas apa pun yang Anda pilih.
| Kondisi | Suhu | Tekanan | Volume Molar |
|---|---|---|---|
| IUPAC STP | 273.15 K | 100 kPa | 22.711 L/mol |
| STP yang lebih lama | 273.15 K | 101.325 kPa | 22.414 L/mol |
| NTP | 293.15 K | 101.325 kPa | 24.055 L/mol |
| SATP (1 batang) | 298.15 K | 100 kPa | 24.790 L/mol |
| SATP (1atm) | 298.15 K | 101.325 kPa | 24.465 L/mol |
Kepadatan Gas di STP
Setelah Anda mengetahui volume molar, massa jenis mengikuti massa molar: Massa jenis = massa molar / volume molar Nilai di bawah ini menggunakan 22,414 L/mol (0 °C dan 1 atm) dan perlakukan setiap gas sebagai ideal.
| Gas | Massa Molar (g/mol) | Massa jenis pada 0 °C dan 1 atm (g/L) |
|---|---|---|
| Hidrogen (H₂) | 2.016 | 0.0899 |
| Helium (Dia) | 4.003 | 0.1786 |
| Nitrogen (N₂) | 28.014 | 1.250 |
| Udara (rata-rata) | 28.97 | 1.292 |
| Oksigen (O₂) | 31.998 | 1.428 |
| Karbon dioksida (CO₂) | 44.01 | 1.964 |
Satuan dan Konversi STP
Konversinya adalah rasio, jadi satuan tekanan dan satuan volume apa pun akan berfungsi jika keadaan terukur dan standar menggunakan keadaan yang sama.
Pressure Units
| Satuan Tekanan | Setara |
|---|---|
| 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
| Satuan Volume | Setara |
|---|---|
| 1 L | 1000 mL |
| 1 mL | 1 cm³ |
| 1 m³ | 1000 L |
Volume Standar di Industri
Di luar kelas, volume "standar" digunakan untuk melaporkan jumlah gas dengan cara yang sebanding, namun kondisi referensi berbeda-beda menurut industri dan wilayah.
Meter kubik biasa (Nm³)
Biasanya satu meter kubik gas pada 0 °C dan 1,01325 bar, meskipun beberapa pemasok menggunakan referensi lain.
Meter kubik standar (Sm³)
Seringkali didefinisikan pada 15 °C dan 1,01325 bar, tetapi definisinya berbeda-beda.
Kaki kubik standar (scf) dan SCFM
Umum di AS untuk udara bertekanan dan gas alam, sering kali mengacu pada 60 °F dan 14.696 psi, meskipun beberapa pemasok menggunakan 68 °F.
Kaki kubik aktual per menit (ACFM)
Aliran nyata pada kondisi operasi yang harus diubah menjadi aliran standar dengan metode hukum gas yang sama.
Kapan Anda Dapat Menggunakan Kalkulator STP Ini?
Gunakan konversi STP jika semua hal berikut ini benar:
Jumlah gas yang konstan
Jumlah mol tetap sama antara keadaan terukur dan standar.
Sampel gas yang sama
Anda mengonversi satu sampel dari kondisi terukur ke status referensi.
Kondisi terukur yang diketahui
Anda tahu tekanan, volume, dan suhu.
Satuan mutlak
Suhu dalam Kelvin dan tekanan mutlak.
Sebuah gas
Volume molar STP berlaku untuk gas, bukan cairan atau padatan.
Kesalahan Umum Perhitungan STP
| Kesalahan | Mengapa Gagal | Perbaiki |
|---|---|---|
| Menggunakan definisi STP yang salah | 1 bar dan 1 atm berbeda 1,3%, dan 0 °C dan 25 °C berbeda jauh | Periksa standar mana yang dibutuhkan oleh kursus atau standar Anda |
| Membingungkan STP dengan SATAP atau suhu ruangan | SATP adalah 25 °C, bukan 0 °C | Konfirmasikan 273,15 K untuk STP |
| Menggunakan °C atau °F | Hukum gas membutuhkan suhu absolut | Konversikan dengan K = °C + 273.15 |
| Menggunakan 22,4 L/mol untuk semua kondisi | 22,414 L/mol hanya berlaku pada 273,15 K dan 1 atm | Gunakan volume molar untuk standar pilihan Anda |
| Menggunakan tekanan pengukur | Mengabaikan tekanan atmosfer | Tambahkan sekitar 1 atm (14,7 psi) untuk mendapatkan nilai absolut |
| Unit tekanan pencampuran | atm dan kPa dalam satu perbandingan memberikan jawaban yang salah | Ubah semua tekanan menjadi satu satuan |
| Mengabaikan uap air | Gas yang terkumpul di atas air termasuk tekanan uap | Kurangi tekanan uap air terlebih dahulu |
| Membalikkan rasio | Menempatkan nilai standar pada tempat nilai terukur berada | Tulis V(STP) = V1 × (P1 / P(STP)) × (T(STP) / T1) |
| Menerapkan STP pada sejumlah gas yang berubah | Tahi lalat tidak boleh berubah | Gunakan hukum gas ideal jika ada penambahan atau pengurangan gas |
| Pembulatan terlalu dini | Kesalahan kecil tumbuh melalui perhitungan | Simpan angka ekstra dan bulatkan di bagian akhir |
Kalkulator STP vs Alat Hukum Gas Lainnya
| Alat | Gunakan Kapan |
|---|---|
| Kalkulator Kondisi STP (halaman ini) | Anda memerlukan volume, mol, atau massa jenis gas pada keadaan referensi standar |
| Kalkulator Hukum Gas Gabungan | Dua wujud gas apa pun, yang penyelesaiannya adalah P, V, atau T |
| Kalkulator Hukum Gas Ideal | Anda memerlukan mol, massa, atau keadaan tunggal (PV = nRT) |
| Kalkulator Tekanan | Anda memerlukan tekanan akhir setelah perubahan volume dan suhu |
| Kalkulator Volume | Anda membutuhkan volume akhir setelah perubahan tekanan dan suhu |
| Kalkulator Suhu | Anda memerlukan suhu akhir, atau konversi Kelvin, Celsius, dan Fahrenheit |
| Kalkulator Hukum Boyle, Charles, dan Gay-Lussac | Hanya dua variabel yang berubah dan variabel ketiga tetap |
FAQ Kalkulator STP
Jawaban atas pertanyaan umum tentang hukum gas, penurunan rumus, dan konversi satuan.
Apa syarat STPnya?
STP adalah singkatan dari suhu dan tekanan standar. Definisi IUPAC saat ini adalah 273,15 K (0 °C) dan 100 kPa (1 bar). Banyak buku teks yang masih menggunakan 273,15 K dan 1 atm (101,325 kPa).
Berapa suhu pada STP?
Suhu pada STP adalah 273,15 K, yaitu 0 °C atau 32 °F.
Berapa tekanan pada STP?
Berdasarkan definisi IUPAC saat ini, nilainya adalah 100 kPa (1 bar, sekitar 0,987 atm). Berdasarkan definisi lama, nilainya adalah 101,325 kPa (1 atm, 760 mmHg).
Berapa volume molar pada STP?
Ini adalah 22,711 L/mol pada IUPAC STP (273,15 K dan 100 kPa) dan 22,414 L/mol pada 273,15 K dan 1 atm. Gunakan nilai yang ditentukan kursus Anda.
Bagaimana cara mengubah volume gas ke STP?
Gunakan V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1). Ubah suhu terukur menjadi Kelvin, gunakan satuan tekanan yang cocok, gantikan nilainya, dan selesaikan.
Bagaimana cara mencari mol gas pada STP?
Bagilah volume pada STP dengan volume molar. Misalnya, 44,8 L pada 273,15 K dan 1 atm sama dengan 44,8 / 22,414, atau sekitar 2,00 mol.
Apa perbedaan antara STP dan NTP?
STP menggunakan 0 °C, sedangkan NTP (sebagaimana didefinisikan oleh NIST) menggunakan 20 °C dan 1 atm. Volume molar pada NTP adalah sekitar 24,055 L/mol, dibandingkan dengan sekitar 22,4 L/mol pada STP yang lebih tua.
Apa perbedaan antara STP dan SATP?
STP menggunakan 273,15 K (0 °C), dan SATP menggunakan 298,15 K (25 °C). SATP mendekati kondisi laboratorium normal, dan volume molarnya sekitar 24,79 L/mol pada 100 kPa.
Mengapa IUPAC mengubah tekanan STP dari 1 atm menjadi 100 kPa?
IUPAC mengubah tekanan standar menjadi 100 kPa (1 bar) pada tahun 1982 agar selaras dengan satuan SI, karena 1 bar adalah angka bulat dalam kilopascal. Banyak buku teks yang melarang 1 atm dari tradisi.
Apakah 22,4 L/mol selalu berlaku?
Tidak. Ini hanya berlaku pada 273.15 K dan 1 atm. Pada kondisi lain, volume molar berbeda. Kalkulator ini menemukan volume molar yang tepat untuk keadaan standar apa pun.
Bisakah saya menggunakan konversi STP jika jumlah gas berubah?
Tidak. Hukum gabungan gas memerlukan jumlah mol yang konstan. Jika gas ditambahkan atau dihilangkan, gunakan hukum gas ideal.
Apakah air pada STP termasuk gas?
Tidak. Pada 0 °C, air berbentuk padat atau cair, sehingga volume molar gas tidak berlaku untuk air pada STP. Ini berlaku untuk gas sejati seperti nitrogen, oksigen, dan karbon dioksida.
Mengapa saya memerlukan tekanan uap air untuk gas yang terkumpul di atas air?
Gas yang terkumpul di atas air merupakan campuran gas dan uap air. Tekanan total sama dengan jumlah kedua tekanan parsial, jadi kurangi tekanan uap air pada suhu pengumpulan untuk mendapatkan tekanan gas kering.
Apakah kalkulator STP akurat untuk gas nyata?
Ini akurat untuk gas yang berperilaku mendekati ideal, yang mencakup sebagian besar gas umum yang mendekati STP. Gas yang mudah mencair atau gas pada tekanan tinggi menyimpang dari perilaku ideal.