Calculadora de condições STP
Esta calculadora STP converte o volume de um gás de qualquer pressão e temperatura em temperatura e pressão padrão (STP). Insira a pressão, o volume e a temperatura que você mediu, escolha uma definição de STP e a ferramenta resolve V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) com etapas completas. Ele também retorna os moles de gás em STP e permite executar o cálculo ao contrário, de um volume conhecido de STP para o volume em outras condições. Ele aceita atm, kPa, mmHg, torr, bar e psi para pressão, L, mL e m³ para volume e K, °C e °F para temperatura, e converte a temperatura em Kelvin automaticamente.
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
Esta calculadora STP converte o volume de um gás de qualquer pressão e temperatura em temperatura e pressão padrão (STP). Insira a pressão, o volume e a temperatura que você mediu, escolha uma definição de STP e a ferramenta resolve V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) com etapas completas. Ele também retorna os moles de gás em STP e permite executar o cálculo ao contrário, de um volume conhecido de STP para o volume em outras condições. Ele aceita atm, kPa, mmHg, torr, bar e psi para pressão, L, mL e m³ para volume e K, °C e °F para temperatura, e converte a temperatura em Kelvin automaticamente.
Referência rápida
| Artigo | Valor |
|---|---|
| STP IUPAC (atual) | 273,15 K (0°C) e 100 kPa (1 bar) |
| STP mais antigo (muitos livros didáticos) | 273,15 K (0°C) e 101,325 kPa (1 atm) |
| Fórmula | V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) |
| Baseado em | Lei dos gases combinada, P1V1/T1 = P2V2/T2 |
| Volume molar na IUPAC STP | 22.711 L/mol |
| Volume molar em STP mais antigo | 22.414 L/mol |
| Escala de temperatura necessária | Kelvin (K = °C + 273,15) |
Quais são as condições STP?
STP significa temperatura e pressão padrão. É um estado de referência fixo que permite aos cientistas comparar volumes, densidades e quantidades de gás medidas em locais diferentes em dias diferentes. Um volume de gás significa pouco sem a sua temperatura e pressão, porque a mesma quantidade de gás ocupa volumes muito diferentes num laboratório frio e numa fábrica quente. STP elimina essa ambigüidade.
A definição atual da IUPAC de STP é uma temperatura de 273,15 K (0 °C) e uma pressão absoluta de 100 kPa (1 bar). A IUPAC adotou isso em 1982. Antes disso, a IUPAC definia a pressão padrão como 1 atm (101,325 kPa), e muitos livros didáticos, exames e cursos de química ainda usam esse valor antigo. Ambas as versões utilizam 0 °C, então a diferença é apenas a pressão.
Como os gases seguem a lei dos gases combinados, converter um volume medido em STP é uma aplicação direta de P1V1/T1 = P2V2/T2, onde o estado 2 é o estado padrão. A relação decorre da lei dos gases ideais e da teoria cinética molecular e é válida para uma quantidade fixa de gás.
Por que o STP é importante
Comparando volumes de gás
Um volume nas STP reflete a quantidade de gás, não o clima no laboratório.
Estequiometria
Os problemas de reação geralmente fornecem ou solicitam volumes de gás nas CNTP, usando o volume molar para vincular volume e moles.
Comparações de densidade
As densidades dos gases são tabuladas nas STP para que diferentes gases possam ser comparados de forma justa.
Relatórios da indústria
O fluxo e o armazenamento de gás são frequentemente relatados como volumes padrão para que as quantidades sejam comparáveis.
Condições STP comparadas: STP, NTP, SATP e outros
Existem vários estados "padrão". Sempre verifique qual deles seu livro, instrutor ou padrão exige.
| Padrão | Temperatura | Pressão | Volume molar de um gás ideal |
|---|---|---|---|
| STP (IUPAC, desde 1982) | 273.15 K (0 °C) | 100 kPa (1 barra) | 22.711 L/mol |
| STP (IUPAC mais antigo, muitos livros didáticos) | 273.15 K (0 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 22.414 L/mol |
| NTP (temperatura e pressão normais, NIST) | 293.15 K (20 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 24.055 L/mol |
| SATP (temperatura e pressão ambiente padrão) | 298.15 K (25 °C) | 100 kPa (1 barra) | 24.790 L/mol |
| SATP (mais antigo, 1 atm) | 298.15 K (25 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 24.465 L/mol |
| Nível do mar ISA (Atmosfera Padrão Internacional) | 288.15 K (15 °C) | 101,325 kPa (1 atm) | 23.645 L/mol |
Valores equivalentes de pressão padrão
| Pressão Padrão | caixa eletrônico | kPa | mmHg | barra | psi |
|---|---|---|---|---|---|
| Padrão IUPAC (1 barra) | 0.98692 | 100 | 750.06 | 1.000 | 14.504 |
| Padrão mais antigo (1 atm) | 1.00000 | 101.325 | 760 | 1.01325 | 14.696 |
A fórmula de conversão STP
Comece com a lei dos gases combinados:
Seja o estado 2 o estado padrão, então P2 = P(STP), T2 = T(STP) e V2 = V(STP). Resolva para V(STP):
Para fazer o contrário, de um volume STP conhecido para o volume em outras condições:
Para encontrar a quantidade de gás nas STP:
onde Vm é o volume molar no estado padrão escolhido.
Tabela de Variáveis
| Variável | Significado | Unidades Comuns |
|---|---|---|
| P1 | Pressão medida | atm, kPa, mmHg, torr, bar, psi |
| V1 | Volume medido | L, mL, m³ |
| T1 | Temperatura medida | K (convertido de °C ou °F) |
| P(STP) | Pressão padrão | 100 kPa ou 101,325 kPa |
| T(STP) | Temperatura padrão | 273.15 K |
| V(STP) | Volume em STP (desconhecido) | Mesma unidade que V1 |
| Vm | Volume molar em STP | L/mol |
| n | Moles de gás | mol |
Como usar esta calculadora STP
Escolha o modo
Selecione “converter para STP” ou “converter de STP”.
Escolha a definição de STP
Escolha IUPAC STP (273,15 K, 100 kPa), STP mais antigo (273,15 K, 1 atm), NTP, SATP ou valores personalizados.
Insira a pressão medida
Digite P1 e escolha atm, kPa, mmHg, torr, bar ou psi.
Insira o volume medido
Digite V1 e escolha L, mL ou m³.
Insira a temperatura medida
Digite T1 em K, °C ou °F. A ferramenta converte para Kelvin.
Clique em Calcular
A calculadora retorna o volume nas CNTP e os mols de gás.
Leia as etapas
Verifique a equação substituída para ver como a resposta foi encontrada.
Execute uma verificação de sentido
Um gás medido a baixa pressão ou alta temperatura deverá ter um volume menor nas CNTP, e um gás medido a alta pressão ou baixa temperatura deverá ter um volume maior.
O que esta calculadora pode calcular?
Volume em STP
Converta um volume de gás medido para o estado padrão.
Volume do STP
Converta um volume STP conhecido no volume em outras condições.
Toupeiras em STP
Encontre a quantidade de gás do seu volume STP usando o volume molar.
Densidade do gás em STP
Estime a densidade a partir da massa molar e do volume molar.
Para um problema geral com qualquer incógnita, use Combined Gas Law Calculator. Para moles, massa ou um único estado, use Ideal Gas Law Calculator. Para conversões de temperatura, use Temperature Calculator.
Fórmulas reorganizadas STP
Todas as formas vêm da multiplicação cruzada P1V1/T1 = P(STP)V(STP)/T(STP).
| Resolver para | Fórmula |
|---|---|
| Volume em STP | V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1) |
| Volume medido | V1 = (P(STP) × V(STP) × T1) / (P1 × T(STP)) |
| Pressão medida | P1 = (P(STP) × V(STP) × T1) / (V1 × T(STP)) |
| Temperatura medida | T1 = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × V(STP)) |
| Toupeiras em STP | n = V(STP) / Vm |
Leia a fórmula do volume STP como um conjunto de proporções:
Multiplique o volume medido por uma correção de pressão e uma correção de temperatura. Se o gás foi medido a uma pressão mais elevada do que o padrão, a primeira relação fica acima de 1 e o volume aumenta. Se for medido a uma temperatura superior a 273,15 K, a segunda proporção fica abaixo de 1 e o volume diminui.
Exemplos de cálculo STP
Converter um volume em STP (definição antiga, 1 atm)
Problem: Um gás ocupa 5,00 L a 2,00 atm e 27°C. Encontre seu volume em STP (273,15 K e 1,00 atm).
Usando a forma de proporção: 5,00 × (2,00 / 1,00) × (273,15 / 300,15) = 5,00 × 2 × 0,910 = 9,10 L. A pressão é duas vezes padrão, o que dobra o volume nas STP, e a pequena diferença de temperatura o reduz ligeiramente.
Coleta de gases de laboratório (mL, mmHg, °C)
Problem: Uma amostra de gás ocupa 250 mL a 740 mmHg e 22°C. Encontre seu volume nas CNTP (273,15 K e 760 mmHg) e depois os mols de gás.
As unidades mL e mmHg são válidas porque os estados medido e padrão usam as mesmas unidades. Apenas a temperatura precisava de conversão.
STP IUPAC (100 kPa)
Problem: Um gás ocupa 1,50 L a 150 kPa e 50°C. Encontre seu volume na IUPAC STP (273,15 K e 100 kPa).
O mesmo problema no padrão antigo de 1 atm resulta em 1,88 L, o que mostra por que você deve usar o padrão especificado pelo seu curso.
Converter de STP para outras condições
Problem: Um gás ocupa 10,0 L nas CNTP (273,15 K e 1,00 atm). Que volume ela ocupa a 25°C e 0,900 atm?
O gás se expande porque a pressão é mais baixa e a temperatura é mais alta que o padrão.
Moles e o efeito da definição STP
Problem: Um gás ocupa 44,8 L nas CNTP. Quantos mols existem em cada definição?
As duas respostas diferem em cerca de 1,3%. Em um exame, use o volume molar fornecido pelo seu curso. Problemas de livros didáticos que fornecem um volume nas CNTP e esperam um número inteiro limpo de mols geralmente usam 22,4 L/mol.
Volume molar em STP
O volume molar de um gás ideal é o volume de um mol a uma determinada temperatura e pressão. Segue-se da lei dos gases ideais, Vm = RT / P, onde R é a constante do gás (8,314 J/(mol·K), ou 8,314 L·kPa/(mol·K)). À mesma temperatura e pressão, um mol de qualquer gás ideal ocupa o mesmo volume. Esta é a lei de Avogadro, e é por isso que um mol contém o mesmo número de partículas (a constante de Avogadro, 6,022 × 10²³) qualquer que seja o gás que você escolher.
| Condição | Temperatura | Pressão | Volume molar |
|---|---|---|---|
| IUPAC STP | 273.15 K | 100 kPa | 22.711 L/mol |
| STP mais antigo | 273.15 K | 101.325 kPa | 22.414 L/mol |
| NTP | 293.15 K | 101.325 kPa | 24.055 L/mol |
| SATP (1 barra) | 298.15 K | 100 kPa | 24.790 L/mol |
| SATP (1atm) | 298.15 K | 101.325 kPa | 24.465 L/mol |
Densidade do gás em STP
Depois de conhecer o volume molar, a densidade segue da massa molar: Densidade = massa molar / volume molar Os valores abaixo utilizam 22,414 L/mol (0 °C e 1 atm) e tratam cada gás como ideal.
| Gás | Massa molar (g/mol) | Densidade a 0 °C e 1 atm (g/L) |
|---|---|---|
| Hidrogênio (H₂) | 2.016 | 0.0899 |
| Hélio (Ele) | 4.003 | 0.1786 |
| Nitrogênio (N₂) | 28.014 | 1.250 |
| Ar (média) | 28.97 | 1.292 |
| Oxigênio (O₂) | 31.998 | 1.428 |
| Dióxido de carbono (CO₂) | 44.01 | 1.964 |
Unidades e conversões STP
A conversão é uma razão, portanto, qualquer unidade de pressão e qualquer unidade de volume funcionam se os estados medido e padrão usarem os mesmos.
Pressure Units
| Unidade de Pressão | Equivalente |
|---|---|
| 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
| Unidade de volume | Equivalente |
|---|---|
| 1 L | 1000 mL |
| 1 mL | 1 cm³ |
| 1 m³ | 1000 L |
Volumes padrão na indústria
Fora da sala de aula, volumes “padrão” são usados para relatar quantidades de gás de maneira comparável, mas as condições de referência variam de acordo com o setor e a região.
Metro cúbico normal (Nm³)
Normalmente um metro cúbico de gás a 0 °C e 1,01325 bar, embora alguns fornecedores utilizem outras referências.
Metro cúbico padrão (Sm³)
Frequentemente definido a 15 °C e 1,01325 bar, mas as definições variam.
Pés cúbicos padrão (scf) e SCFM
Comum nos EUA para ar comprimido e gás natural, frequentemente referenciado a 60 °F e 14.696 psi, embora alguns fornecedores usem 68 °F.
Pés cúbicos reais por minuto (ACFM)
A vazão real nas condições de operação, que deve ser convertida para vazão padrão com o mesmo método da lei dos gases.
Quando você pode usar esta calculadora STP?
Use a conversão STP quando todas as afirmações a seguir forem verdadeiras:
Quantidade constante de gás
O número de moles permanece o mesmo entre os estados medido e padrão.
Mesma amostra de gás
Você está convertendo uma amostra de condições medidas em um estado de referência.
Condições medidas conhecidas
Você conhece pressão, volume e temperatura.
Unidades absolutas
A temperatura está em Kelvin e a pressão é absoluta.
Um gás
O volume molar STP aplica-se a gases, não a líquidos ou sólidos.
Erros comuns de cálculo de STP
| Erro | Por que falha | Correção |
|---|---|---|
| Usando a definição de STP errada | 1 bar e 1 atm diferem em 1,3%, e 0 °C e 25 °C diferem muito | Verifique qual padrão seu curso ou padrão exige |
| Confundir STP com SATP ou temperatura ambiente | SATP é 25 °C, não 0 °C | Confirme 273,15 K para STP |
| Usando °C ou °F | As leis dos gases precisam de temperatura absoluta | Converter com K = °C + 273,15 |
| Usando 22,4 L/mol para todas as condições | 22,414 L/mol aplica-se apenas a 273,15 K e 1 atm | Use o volume molar para o padrão escolhido |
| Usando pressão manométrica | Ignora a pressão atmosférica | Adicione cerca de 1 atm (14,7 psi) para obter valor absoluto |
| Unidades de pressão de mistura | atm e kPa em uma proporção dão uma resposta errada | Converta todas as pressões em uma unidade |
| Ignorando o vapor de água | O gás coletado sobre a água inclui pressão de vapor | Subtraia primeiro a pressão de vapor da água |
| Invertendo as proporções | Coloca os valores padrão onde os medidos pertencem | Escreva V(STP) = V1 × (P1 / P(STP)) × (T(STP) / T1) |
| Aplicando STP a uma quantidade variável de gás | As toupeiras não devem mudar | Use a lei dos gases ideais se o gás for adicionado ou perdido |
| Arredondando muito cedo | Pequenos erros aumentam durante o cálculo | Mantenha os dígitos extras e arredonde no final |
Calculadora STP versus outras ferramentas legais do gás
| Ferramenta | Use-o quando |
|---|---|
| Calculadora de condições STP (esta página) | Você precisa de um volume de gás, moles ou densidade em um estado de referência padrão |
| Calculadora Combinada da Lei do Gás | Quaisquer dois estados de um gás, resolvendo para P, V ou T |
| Calculadora da Lei do Gás Ideal | Você precisa de moles, massa ou um único estado (PV = nRT) |
| Calculadora de Pressão | Você precisa de pressão final após mudanças de volume e temperatura |
| Calculadora de Volume | Você precisa do volume final após mudanças de pressão e temperatura |
| Calculadora de temperatura | Você precisa da temperatura final ou conversões Kelvin, Celsius e Fahrenheit |
| Calculadoras jurídicas de Boyle, Charles e Gay-Lussac | Apenas duas variáveis mudam e a terceira é constante |
Perguntas frequentes sobre a calculadora STP
Respostas para dúvidas comuns sobre leis dos gases, fórmulas inversas e conversões termodinâmicas.
Quais são as condições STP?
STP significa temperatura e pressão padrão. A definição atual da IUPAC é 273,15 K (0 °C) e 100 kPa (1 bar). Muitos livros didáticos ainda usam 273,15 K e 1 atm (101,325 kPa).
Qual é a temperatura em STP?
A temperatura em STP é 273,15 K, que é 0 °C ou 32 °F.
Qual é a pressão em STP?
Segundo a definição atual da IUPAC, é 100 kPa (1 bar, cerca de 0,987 atm). Na definição mais antiga, é 101,325 kPa (1 atm, 760 mmHg).
Qual é o volume molar em STP?
É 22,711 L/mol em IUPAC STP (273,15 K e 100 kPa) e 22,414 L/mol a 273,15 K e 1 atm. Use o valor especificado pelo seu curso.
Como você converte um volume de gás em STP?
Use V(STP) = (P1 × V1 × T(STP)) / (P(STP) × T1). Converta a temperatura medida em Kelvin, use unidades de pressão correspondentes, substitua os valores e resolva.
Como você encontra moles de gás em STP?
Divida o volume em STP pelo volume molar. Por exemplo, 44,8 L a 273,15 K e 1 atm é igual a 44,8/22,414, ou cerca de 2,00 mol.
Qual é a diferença entre STP e NTP?
STP usa 0 °C, enquanto NTP (conforme definido pelo NIST) usa 20 °C e 1 atm. O volume molar em NTP é de cerca de 24,055 L/mol, em comparação com cerca de 22,4 L/mol em STP mais antigas.
Qual é a diferença entre STP e SATP?
STP usa 273,15 K (0 °C) e SATP usa 298,15 K (25 °C). O SATP está mais próximo das condições normais de laboratório e seu volume molar é de cerca de 24,79 L/mol a 100 kPa.
Por que a IUPAC alterou a pressão STP de 1 atm para 100 kPa?
A IUPAC mudou a pressão padrão para 100 kPa (1 bar) em 1982 para alinhar com as unidades SI, uma vez que 1 bar é um número redondo em quilopascais. Muitos livros didáticos mantiveram 1 atm fora da tradição.
22,4 L/mol sempre se aplica?
Não. Aplica-se apenas a 273,15 K e 1 atm. Em outras condições, o volume molar difere. Esta calculadora encontra o volume molar correto para qualquer estado padrão.
Posso usar a conversão STP se a quantidade de gás mudar?
Não. A lei dos gases combinados requer um número constante de moles. Se for adicionado ou removido gás, use a lei dos gases ideais.
A água nas STP é um gás?
Não. A 0 °C, a água é sólida ou líquida, portanto o volume molar do gás não se aplica à água nas CNTP. Aplica-se a gases verdadeiros, como nitrogênio, oxigênio e dióxido de carbono.
Por que preciso da pressão de vapor da água para gases coletados sobre a água?
Um gás coletado sobre a água é uma mistura do gás e do vapor d'água. A pressão total é igual à soma de ambas as pressões parciais, então subtraia a pressão de vapor da água na temperatura de coleta para obter a pressão do gás seco.
A calculadora STP é precisa para gases reais?
É preciso para gases que se comportam próximo do ideal, o que inclui gases mais comuns perto de STP. Gases que se liquefazem facilmente ou gases em alta pressão desviam do comportamento ideal.