標準状態
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標準状態（ひょうじゅんじょうたい）とは、物理学、化学や工学などの分野で、測定する平衡状態に依存する熱力学的な状態量を比較するときに基準とする状態である。標準状態をどのように設定するかは完全に人為的なものであり、理論的な裏付けはないが、歴史的には人間の自然認識に立脚する。
一般的には気体の標準状態のことを指すことが多く、圧力と温度を指定することで示される。科学の分野により、また学会、国際規格団体によって、その定義は様々であり混乱が見られる。このため、日本熱測定学会は統一した値として、地球の大気の標準的な圧力である標準大気圧（1 atm = 101.325 kPa）を用いるべきであると主張し啓蒙活動を展開している[1]。
圧力
指定される圧力は、標準状態圧力（英: standard-state pressure, SSP）と呼ばれる。しばしばSSPにおける量であることを表す為に ° を付けて表され[2]、SSPそのものは p° となり、標準生成エンタルピーであれば ΔfH° と書かれる（Δf は生成反応（formation）を示す）。
SSPの設定として主なものが二種類あり、一つは、歴史的に用いられてきた、標準大気圧をSSPとする
であり、もう一つは1981年にIUPACが推奨した
である。
1960年の国際単位系（SI）の採択を経て、IUPACでも1969年にGreen bookを出版してSIへの転換とした[3]。その後1970年代のGreen book改訂の際に標準気圧が非SIになるとして、SSPの慣習的な1気圧（1 atm）から105パスカル（1バール、1 bar）への変更が主張され、IUPACの推奨はこの主張に沿って行われた。20年以上（2004年当時）を経過してもIUPACの推奨はしばしば無視されており、化学熱力学のデータベースに二種類の設定があることで混乱が見られる[3][4]。種々の物理定数の推奨値を発表しているCODATAはIUPACの推奨に沿って後者をSSPとしているが[5]、標準状態の設定に依存するモル体積やサッカー・テトロード定数などは両方のSSPに基づく値で発表している。
IUPACによるSSPの変更の推奨は単位の変更に伴うものとして行われたが、標準状態とは（仮想的な）測定条件であり、基準とする量の選び方であって、単位の選び方ではない。物理学の理論は単位の選び方には依らないが、例えば標準生成エンタルピーは標準状態の設定に依存してその量が変化する（単位の変更による数値の変化ではない）。そもそも、105パスカル、あるいはバールは、SIに沿った一貫性のある単位ではないことに注意。
温度
基準とする温度には、SATPとSTPがある。温度は右下の添え字で示される[2]。
- SATP
- 基準の温度を25セルシウス度（298.15ケルビン）とするものがSATP（標準環境温度と圧力、英: standard ambient temperature and pressure）と定義される。
- 気体の標準状態としては、現在は主にSATPが使われる。
- STP
- 基準の温度を0セルシウス度（273.15ケルビン）とするものがSTP（標準温度と圧力、英: standard temperature and pressure）と定義される。
体積
1モルの理想気体の体積は、SATPでは24.8リットル、STPでは22.7リットル（1997年より前は22.4リットル）である。
体積を標準状態において測った場合、そのことを明示するために単位を m3N （ノルマル立米）とすることがある[6]。
脚注
- 出典
参考文献
書籍
- G. M. Barrow 著、大門寛・堂免一成 訳『物理化学』 上巻（第6版）、東京化学同人、1999年3月、128頁。ASIN 4807905023。ISBN 4-8079-0502-3。 NCID BA41014520。OCLC 676361134。全国書誌番号:99087263。
- 田中一義、田中庸裕『物理化学』丸善〈化学マスター講座〉、2010年12月25日、98頁。ASIN 4621083023。ISBN 978-4-621-08302-4。 NCID BB04408193。OCLC 744241296。全国書誌番号:21876451。
- 環境保全対策研究会 編 編『二訂・大気汚染対策の基礎知識』（第3版）一般社団法人産業環境管理協会、2005年2月（原著2001年10月）、49頁。ASIN 4914953692。ISBN 4-914953-69-2。 NCID BA5412140X。OCLC 123028817。全国書誌番号:20226028。
雑誌
- 長野八久「標準状態圧力の成立過程」（PDF）『Netsu Sokutei』第31巻第3号、日本熱測定学会、2004年5月16日、146-150頁。
関連項目
外部リンク
- “CODATA Value: standard-state pressure”. NIST. 2014年1月31日閲覧。
- “Borderless Science Seeks for Seamless Standards: Standard State Pressure Should Be 101.325 kPa” (PDF). ICCT2008で発表したポスター. 日本熱測定学会 (2008年). 2015年8月2日閲覧。
- 長野八久 (2004年). “標準状態圧力の成立過程”. 大阪大学. 2015年8月2日閲覧。
- 日本大百科全書(ニッポニカ)『標準状態』 - コトバンク