Conditions normales de température et de pression

Les conditions normales de température et de pression (parfois abrégé CNTP)[1] sont des conditions pratiques, en partie arbitraires, d'expérimentation et de mesure en laboratoire en physique et en chimie. Elles permettent des comparaisons commodes entre résultats expérimentaux. Les conditions les plus usuelles fixent la température normale à 0 °C (273,15 K) et la pression normale à 1 atm (1,013 bar = 101 325 Pa), soit la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer. Il existe toutefois d'autres définitions.

Histoire des sciences

Dans l'expression « conditions normales », le terme normal signifie normalisé et non pas habituel.

C'est au début du XIXe siècle, en physique des gaz, qu'est apparu le besoin de rapporter les résultats d'expériences à des conditions standards, ou normales, de pression et de température. Ces conditions résultent d'un accord empirique et consensuel des expérimentateurs qui s'est établi progressivement dans la première moitié du xixe siècle en Europe.

Pression normale

Pour la pression, le choix s'est porté sur la valeur de 760 torrs = 760 millimètres de mercure (mmHg), c'est-à-dire 1 atmosphère, établie par Evangelista Torricelli en 1643 comme valeur moyenne de la pression atmosphérique au niveau de la mer.

Température normale

La température normale n'est réellement utilisée qu'en physique. En chimie, la température des conditions expérimentales est généralement spécifiée au cas par cas, car les résultats obtenus dépendent de façon cruciale de la ou des température(s) en jeu.

Au début du XIXe siècle, la température expérimentale était souvent fixée autour de 20 °C car c'était une température pratique selon les conditions climatiques moyennes en Europe. Toutefois, lorsqu'il est apparu nécessaire de mieux préciser les conditions expérimentales, le choix s'est porté sur la température de 0 °C, facile à obtenir et à contrôler car c'est la température de la glace fondante. C'est cette température qui est utilisée dans les résultats d'Avogadro (1811), puis de Clapeyron (1834)[2].

Pour la tolérance géométrique des produits, la norme ISO 1 éditée en 1951 a défini la température de 20 °C comme température de référence, suivant le choix fait par la CIPM en 1931.

Définition usuelle des conditions normales de température et de pression
  • La température est fixée à une valeur dite température normale égale à 0 °C, soit 273,15 K.
  • La pression est fixée à une valeur dite pression normale égale à 1 atm, soit 101 325 Pa.

Ce sont ces conditions qu'il faut entendre lorsqu'elles sont spécifiées sans autre précision.

Autres définitions
  • En chimie, l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a défini en 1982 comme conditions normales la température de 0 °C (273,15 K) et la pression de 100 kPa (= 1 000 hPa = 1 000 mbar = 1 bar ou 0,986 atm) ; une autre variante fixe la température ambiante de référence à 25 °C. (Voir État standard)[3].
  • Dans l'industrie pétrolière et gazière, on utilise fréquemment comme conditions normales la température de 15 °C (288,15 K) et la pression de 1 atm (101 325 Pa).
  • En Russie, la Norme d'État GOST 2939-63[4] spécifie comme conditions normales : la température de 25 °C (298,15 K) ; la pression de 760 mmHg (101 325 Pa), sous l'accélération normale de la pesanteur (9,806 65 m s−2) et un taux d'humidité relative nul.
  • Au Québec, TAPN (température ambiante et pression normale) indique une température de 25 °C et une pression de 101,3 kPa[5].

Conditions normales selon diverses organisations
Conditions normales de référence préconisées par divers organismes
TempératurePression absolueTaux d'humidité relative Organisme prescripteur
°CPa % RH
0100 000IUPAC (STP[6])[3]
25100 000IUPAC[3]
0101 325ISO 10780[7] ; ancienne norme IUPAC[3]
15101 325

0[8]

 ISO 13443[9] ; ISA de l’OACI[8] ; AEE[10]
20101 325EPA[11]
20101 30050ISO 5011[12]
25101 325EPA[13]

Conditions ambiantes de température et de pression

Les conditions ambiantes de température et de pression (CATP) ne sont utilisées qu'en chimie. Bien qu'il existe plusieurs définitions, la plus commune est la suivante : ce sont les conditions dans lesquelles la constante d'auto-ionisation (autoprotolyse) de l'eau Ke est de 10−14.

Elles correspondent à une température de 25 °C et à une pression de 100 kPa.

La « température ambiante » correspond à 25 °C. Si la « pression ambiante » n'est pas spécifiée, elle est, par défaut de 100 kPa.

Normo-mètres cubes

Pour éviter d'avoir à donner la température et la pression d'un gaz chaque fois que l'on annonce un volume de gaz, on normalise ce volume. On parle alors de normo-mètres cubes (Nm3). Pour les conversions des Nm3 en m3, attention : il existe deux normes et donc des possibilités d'erreurs dans les conversions :

  • pression identique de 101 325 Pa (pression atmosphérique normale) pour les deux normes ;
  • température :
    • DIN 1343 : température de 273,15 K (0 °C) ;
    • ISO 2533 : température de 288,15 K (15 °C).

Notes et références
  1. En anglais : Standard Temperature and Pressure (STP).
  2. Émile Clapeyron, « Mémoire sur la puissance motrice de la chaleur », Journal de l'École polytechnique, vol. XIV,‎ , p. 153-90 (lire en ligne) ; fac-similé sur le site de la Bibliothèque nationale de France (p. 153–90).
  3. A. D. McNaught et A. Wilkinson, Compendium of Chemical Terminology, The Gold Book, 1997, 2e éd., Blackwell Science (ISBN 0865426848). Standard conditions for gases: Température, 273,15 K […] et pression de 100 kPa. La norme précédente de pression de 1 atm (soit 1,013 25 × 105 Pa) a été changée en 100 kPa en 1982. L'IUPAC recommande de ne plus utiliser l'ancienne définition.
  4. ISO 13443.
  5. « Chimie - Le volume molaire gazeux », Allô-Prof, .
  6. Abrégé pour Standard Temperature and Pressure : température et pression normalisées.
  7. ISO, « ISO 10780:1994 : Stationary source emissions - Measurement of velocity and volume flowrate of gas streams in ducts », .
  8. (en) Robert C. Weast, Handbook of Physics and Chemistry, CRC Press, , 2390 p. (ISBN 0-87819-455-X), F201–F206.
  9. Natural gas – Standard reference conditions, ISO 13443, International Organization for Standardization, Genève, Suisse, ISO Standards Catalogue.
  10. Extraction, First Treatment and Loading of Liquid & Gaseous Fossil Fuels, Emission Inventory Guidebook B521, Activities 050201 - 050303, septembre 1999, European Environmental Agency, Copenhague, Danemark, Emission Inventory Guidebook.
  11. Standards of Performance for New Sources, 40 CFR--Protection of the Environment, chap. I, partie 60, section 60.2, 1990, New Source Performance Standards.
  12. Air Intake Filters, ISO 5011:2002, International Organization for Standardization, Genève, Suisse ISO.
  13. National Primary and Secondary Ambient Air Quality Standards, 40 CFR--Protection of the Environment, chap. I, partie 50, section 50.3, 1998, National Ambient Air Standards.

Articles connexes
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