Uuden NTP-lämpötilan perustelut osoittautuivat hatariksi

Kirjoitin lokakuussa valitettavasta työtapaturmasta NTP-olosuhteiden määritelmän määrittämisessä. MAOL-taulukot oli kaikesta päätellen luottanut niinkin heikkoon lähteeseen kuin Wikipedia, joka taas oli luottanut täysin kelvottomiin lähteisiin ja tietysti itseensä.

Palaan asiaan, sillä MAOL-taulukoiden tekijä kertoi viime viikolla oman näkökulmansa asiaan kemian opettajien suljetussa Facebook-ryhmässä. Hän on lukenut kirjoitukseni mutta ei näköjään halunnut kommentoida sitä blogissani.

Koen tarpeelliseksi käsitellä hänen vastaustaan täällä, sillä on asiallista antaa puolustukselle puheenvuoro ja kyseinen puheenvuoro edellyttää myös minulta puolustautumista. Lisäksi asia varmasti kiinnostaa lukuisia opiskelijoita ja muita ihmisiä, joilla ei ole pääsyä suljettuihin keskusteluihin. Jotain kiinnostuksesta kertoo se, että Google on nostanut NTP-artikkelini hakutulostensa kärkeen ja sivu on saanut tammikuussa näyttökertoja 40 prosenttia Wikipedian NTP-artikkelin näytöistä.

Jos tulkitsen oikein, ajatus NTP-lämpötilan muuttamiseen on lähtenyt siitä, että 0 °C on outo normaali, kun laboratoriossa lämpötila on ennemminkin 20 °C. Syy nollaan asteeseen on historiallinen, kuten niin usein tieteessä.

NISTin lehdessä julkaistussa artikkelissa kerrotaan, miten pituuden mittaamisen peruslämpötilaksi valittiin kansainvälisesti 20 °C. Artikkelin mukaan ennen tarkkojen lämpömittareiden kehittämistä parhaiten pystyttiin tuottamaan veden sulamis- ja kiehumispisteiden lämpötilat. Artikkeli antaa selityksen myös sille, miksi termodynaamiset suureet ilmoitetaan yleensä lämpötilassa 25 °C: jos lämpötila laboratoriossa on 22 °C:n paikkeilla, on paljon helpompi lämmittää 25 °C:seen kuin jäähdyttää 20 °C:seen.

Taulukkokirjan tekijän mukaan NTP:n määritelmän muuttamisesta on keskusteltu kemian sensorikokouksessa, ja taulukkokirja on tarkistutettu Ylioppilastutkintolautakunnassa. Hän kirjoittaa: ”NTP –termiä käytetään maailmalla vakiintuneesti NIST (National Institute of Standards and Technology) organisaation standardeista 293,15K ja 1,01325 bar. Tähän päädyttiin muutaman sadan nettihaun, eli tuhansien osumien ja kirjallisuuteen perehtymisen pohjalta – ei todellakaan suomenkielisen wikipedia-artikkelin.”

En itsekään todellakaan luota kemiassa suomenkieliseen Wikipediaan. Suuntaan aina ensiksi englanninkieliseen Wikipediaan, joskus sen jälkeen saksankieliseen. Niistä löytyy tarvittaessa yleensä mukavasti viitteitä laadukkaisiin lähteisiin – ei valitettavasti kuitenkaan tässä tapauksessa.

Vaikka lämpötilan 293,15 K pitäisi olla NISTin standardi, linkkipyyntöön taulukkokirjan tekijä vastasi kehottamalla hakemaan sanoilla ”NTP conditons” (sic). Tämä onkin Wikipedia-ajoiltani tuttua puuhaa: perustellaan asioita Google-osumien lukumäärällä. Otan kuitenkin haasteen vastaan.

Taulukkokirjailija puhuu tuhansista osumista. No minäpä löysin kaikki. Siis aivan kaikki. Ainakin mikäli on Googleen uskominen. Jos nimittäin hakee minun nimelläni, niin löytyy neljältä eri sivulta lause: ”Helsinkiläinen kemian opettaja Teemu Arppe, 37, on löytänyt kaiken.” Ja ihan turha yrittää vetää mattoa uskottavuuteni alta huomauttamalla, että Google antaa myös 28 osumaa, joissa lukee: ”Huumeparoni Teemu Arppe”.

Googlen hakutuloksia sanoille ”teemu arppe”.
Googlesta löytyi kaksi vaihtoehtoista määritelmää Teemu Arpelle.

Googlen hakutulokset eivät välttämättä kerro paljoakaan, sillä onhan kehnosti lähteistetyllä NTP-”tiedolla” ollut viisi vuotta aikaa levitä ympäri nettiä. Ensimmäisenä hakutuloksena sanoilla ”NTP conditions” tulee The Engineering Toolbox. Sen sivulla maininta 20 °C on ollut ainakin huhtikuusta 2006. Sivulla puhutaan kuitenkin NTP:n yhteydessä tuulettimien kapasiteetista, eikä sivuston tuottajasta löydy minkäänlaista tietoa. Sinänsä 20 °C on varmasti yleinen kaasunvirtauksen vertailulämpötila.

Seuraava osuma vie Enggcyclopedia-nimiselle sivustolle. Siellä ei ihan selviä STP:n ja NTP:n ero, mutta ainoa NISTiin viittaava lämpötila on 0 °C.

Tämän jälkeen hakutulokset jämähtävät erilaisiin kysymys-vastauspalstoihin, joiden rinnalla Wikipedia on jumalansanaa tai vähintääkin Rubber Bible. Jos määrä korvaa laadun, usein tasokkaasta Quorasta löytyy 44 toinen toistaan intialaisemman nimistä vastaajaa selittämään, mitä NTP on kemiassa.

No löytää Google vielä yhden Jyväskylän yliopiston fysiikan työohjeen, jonka mukaan NTP-lämpötila on 0 °C.

Entä sitten kirjailijan mainitsema kirjallisuus? Siis tietysti lukuun ottamatta lukemattomia suomenkielisiä oppikirjoja. Avasin Google Scholarin sivulta ntp conditions ja selasin 100 ensimmäistä osumaa. Enempään ei ollut nyt aikaa, eikä näyttötaakka oikeastaan ole minulla. Lisäksi standardin ilmiselvästi puuttuessa nyt oli haussa enää de facto -normaalilämpötila, josta sadankin hakutuloksen voi olettaa antavan hyvää osviittaa.

Hakutulokset olivat sekalaisia, sillä englanniksi normaaliolosuhteista käytetään nykyään yleensä sanaa STP. Normaalimpaa näyttäisikin olevan se, että NTP on non‐thermal plasma. Voi se toki olla myös nucleoside triphosphate, nuclear thermal propulsion tai no-time-pressure.

Entä sitten kaasujen NTP-olosuhteet? Useat vaihtoehdot näyttivät saavan kannatusta: 273 K (Fire and Materials, Industrial & Engineering Chemistry Research, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, Journal of Nanoparticle Research, Radiochimica Acta), 288 K (Journal of Chemical and Engineering Data), 293 K (Chemical Science, Energy & Fuels), 298 K (Advances in Applied Science Research), 300 K (International Journal of Hydrogen Energy) ja 369 K (Industrial Crops and Products – ”The NTP conditions at 1475 m msl are atmospheric pressure, 638.57 mmHg; and boiling point of water, 96 °C.”).

Käytetty NTP:n määritelmä jää usein lukijan arvattavaksi. Joskus tuntuu, että NTP:llä viitataan löyhästi kontrolloimattomaan huoneenlämpöön tai ilmanpaineeseen kuten edellisessä sitaatissa. Myös välillä vastaan tuleva standard NTP conditions on varsin kerroksellinen ilmaus.

Tutkimusartikkeleista poimittuja NTP-olosuhteiden määritelmiä.
Google-haun tulos oli yksimielinen: normaalilämpötilasta ei ole yksimielisyyttä.

Huutoäänestyksen voitti siis 273 K eli 0 °C viidellä osumalla. Taulukkokirjan kannattama 20 °C löytyi kahdesta artikkelista. Tosin molemmat on julkaistu 2019 eli monta vuotta sen jälkeen, kun Wikipediaan ujutettiin tekaistu NTP:n määritelmä.

Keskusteluun NTP:n määritelmästä yhdistyy monella opettajalla toivomus siitä, että tehtävissä ei käytettäisi NTP-moolitilavuutta ollenkaan. Jos tämä on tavoite, sitä ei varmaan tehokkaammin voi saavuttaa kuin hämärtämällä NTP:n määritelmä.

Moolitilavuudesta eroon pyristely on omituinen taskulaskinsukupolven mieliteko. Reaktio 3:ssa jopa lukee: ”Karta tätä ilmausta: n = V / Vm. Tämä yhtälö pätee vain yhdessä paineessa ja lämpötilassa (NTP).” Vaikka tilavuus ainemäärällä jaettuna on tietysti pätevä ja käyttökelpoinen suure olosuhteista riippumatta.

Opiskelijoiden on hyvä laskea myös moolitilavuuksilla – oli lämpötila sitten 0 °C tai 20 °C. Moolitilavuuden lukuarvo antaa nimittäin hyödyllisen tuntuman siihen, kuinka paljon kaasut yleensä vievät tilaa: parikymmentä litraa moolia kohti. Tarkka lukema on monesti arvioita tehtäessä toisarvoinen, ja ideaalikaasun tilanyhtälön antama tarkkuus on näennäistä, jos käsitellään muitakin kuin ideaalisia kaasuja. Opiskelijat tietysti tarjoavat NTP-moolitilavuutta välillä vaikka missä olosuhteissa, mutta heille on pelkästään opettavaista havaita, että taulukkoarvojen pätevyysalueet ovat usein rajalliset.

Taulukkokirjailijan Facebook-vastauksen jälkeen on epävarmaa, aikooko MAOL-taulukot korjata lipsahduksensa. Tilanne on ilmeisesti niin epätoivoinen, että eräs toinen oli kaivanut ryhmässä käytyyn keskusteluun NISTin sivun, jossa huoneenlämpötilaksi mainitaan 20 °C ja 293 K. Sieltä voi suomalaiseen käyttöön ottaa myös kylmän päivän määritelmäksi 10 °C! Amerikkalaisia varten sivulla on celsiusloru: ”30 °C is hot / 20 °C is nice / 10 °C is cold / 0 °C is ice”.

Normaalilämpötilana 20 °C ei ole todellakaan kiva vaan lähempänä vanhatestamentillista vitsausta. Jotta virhe ei ehdi saada aikaan toivotonta sotkua, oppikirjailijoiden ja oppimateriaalien laatijoiden kannattaa sivuuttaa taulukkokirjan arvo. Keisarilla on nyt sellainen vaatetus, että oikeassa NTP-lämpötilassa se ei pitkään selviäisi.

4 kommenttia

  1. Kari Myöhänen
    Pikalinkki

    Kiitos näistä hyvistä artikkeleista. Aika uskomatonta, että tuo MAOL:n muutos olisi tehty noin hatarilla perusteilla. Onko tekijöillä ollut käytössä joku parempi nettihaku (dark web?), vai mistä nuo ”tuhannet osumat” ovat peräisin?

    Olin vuonna 2018 kommentoinut Wikipediassa tuota NTP-sivua (Keskustelu:NTP, käyttäjä Kmy65) ja luetellut verkosta löytyneitä esimerkkejä, joissa NTP oli tuon vanhan määritelmän mukainen. Näissä neljässä englanninkielisessä oppikirjassa NTP:n lämpötilaksi oli määritelty 0 °C:

    NIST:ltä löytyy tällainen, jossa standardiolosuhteina on mainittu T = 273.15 K ja P = 101 325 Pa (s. 426).

    Lisäksi löytyy ihan oikea standardi DIN 1343 ”Reference conditions, normal conditions, normal volume – concepts and values”: 273.15 K ja 101 325 Pa.

    Miksi nuo lähteet eivät ole kelvanneet MAOL:n tekijöille?

    Vastaa
    • Teemu Arppe
      Pikalinkki

      Niin, ehkä pimeään verkkoon on vuodettu tuhansia NISTin asiakirjoja, joissa on 20 asteen normaalilämpötila.

      Kiitos linkeistä! Hyvä havainto myös tuo saksalainen DIN-standardi.

      Googlen kirjahakua en tajunnutkaan tehdä. Sieltä löytyy myös 20 °C yhdestä teoksesta: Fuel Cell Systems Explained (Wiley, 2000). Yhdysvaltojen työsuojeluviranomaisella OSHAlla on näköjään ollut käytössä 25 °C.

      Kiintoisa löytö on Specifications, Tolerances, and Other Technical Requirements for Weighing and Measuring Devices (NIST Handbook 44), jossa edelleen vuonna 2019 on NTP-lämpötilana 21 °C (70 °F). Tätä ei tunne edes englanninkielinen Wikipedia! Käyttöalue on tosin suppeahko: kryogeenisten nesteiden määrän ilmoittaminen.

      En jaksa uskoa, että taulukkokirjan NTP-määritelmää olisi mietitty yhtä huolellisesti kuin nyt väitetään. Ilmeisesti on yhä jotenkin häpeällistä myöntää käyttäneensä lähteenä Wikipediaa. Kävin perässäsi osallistumassa Wikipedia-keskusteluun ja lisäsin artikkelin puolelle lähdepyyntöjä. Saapa nähdä, muuttuvatko taulukko- tai tietosanakirjan määritelmät.

      Vastaa
  2. Kari Myöhänen
    Pikalinkki

    Wikipediaan näyttäisi ilmaantuneen uusi viittaus johonkin korroosiokirjaan. Kyseisessä kirjassa ei kuitenkaan ole kerrottu, mistä tuo tieto on peräisin. Jos halutaan selvittää NIST:n NTP:n määritelmä, niin lähteen pitäisi olla peräisin NIST:ltä (tai sen edeltäjältä National Bureau of Standards).

    Tuohon NIST Handbook 44:ään on maininta englanninkielisen wiki-artikkelin keskusteluosiossa: ”So if I’m correct, the article should be changed according to this new definition, from 20 °C to 21 °C. Or am I missing something here?” Paitsi että tuo määritelmä ei ole mitenkään uusi vaan on jo ollut vuoden 2002 versiossa. Ja sitä ennen vuoden 1983 versiossa. Noiden perusteella siis NIST:n NTP = 21 °C. Vai onko?

    Sitten löytyy tällainen, jossa N.T.P.-lämpötilaksi annettu 25 °C.

    Yhtään sellaista NIST:n lähdettä en löytänyt, jossa NTP olisi 20 °C. Wright et al. -artikkelissa puhutaan 20 °C:sta, mutta siihen viitataan vain sanoilla ”reference conditions” – ei NTP (tai N.T.P.). Ihan vastaavasti tuossa Jonesin artikkelissa puhutaan vain vakiotilasta, jolle on asetettu lämpötila 0 °C.

    Noiden eri löydösten perusteella NIST ei yksiselitteisesti määritä NTP-olosuhteita. Tietysti asiaa voisi kysyä NIST-organisaatiolta, mutta sitten riski on suuri, että kysely päätyy jollekin, joka katsoo vastauksen Wikipediasta. Ja loppujen lopuksi, ei tuolla NIST:n NTP:llä pitäisi olla mitään merkitystä MAOL:n NTP:lle.

    Wikipedia-artikkelissa olisi tärkeintä tehdä heti alussa selväksi, että vertailuolosuhteita on erilaisia, eikä yrittää väittää, että ”NIST määrittelee…”, kun ei se niin tee (toisin kuin esim. IUPAC, ISO tai DIN). Samalla voisi korjata muut virheet ja puutteet. Esimerkiksi tuolla kerrotaan, että maakaasuyhtiöt pitävät vakio-olosuhteina 15 °C ja 101 325 Pa. Suomessa kuitenkin Gasumin myymät normikuutiot on määritetty lämpötilassa 0 °C. Samoin Tilastokeskuksen polttoaineluokituksissa.

    Sinällään tuolla wikiartikkelilla ei pitäisi olla suurta painoarvoa, koska Wikipediaa ei yleensäkään tulisi pitää luotettavana lähteenä. Paitsi että käytäntö on usein toinen – Google näyttää helposti ensimmäisenä Wikipediasta löytyvän vastauksen.

    MAOL-taulukon tila on huolestuttavampi. Toivottavasti jaksat jatkaa Facebook-ryhmässä ja muilla foorumeilla asian kyseenalaistamista ja selvittämistä. Nuo tähänastiset selitykset ”lähteistä” eivät vakuuta.

    Vastaa
    • Teemu Arppe
      Pikalinkki

      Wikipediaan ilmestynyt lähdeviite on ollut siellä aiemmin saman käyttäjän lisäämänä. Näin lähteistys siellä toimii. Hölmöjäkin väitteitä saa olla, jos etsii niille lähteen, ja järkevät väitteet voidaan poistaa, jos niille ei löydy lähdettä. Joskus saattaa joku jaksaa tarkistaa annetun lähteen. Esimerkiksi tuo korroosiokirja, joka lähteenä tähän asiaan on pelkästään naurettava, ei edes väitä, että 20 °C olisi NISTin määrittelemä.

      On muuten jännä juttu, että NTP-artikkelin tärkeimmät muutokset ovat tehneet Tukkasotka, jolle se on ainoa muokkaus, sekä Jossuchu, joka on muokannut vain NTP:tä ja Moolitilavuutta (ja jonka aiempi käyttäjätunnus on Tee-kari). Maakaasun 15 °C on Jossuchun englannista kääntämä. Suomessa on tosiaan käytössä 0 °C.

      NISTin 21 °C on noissa käsikirjoissa tarkkaan rajattu kryogeenisille nesteille. Ei kai siinäkään ole suurempaa viisautta kuin se, että 70 °F on joskus aikoinaan ollut mukavan pyöreä arvo. Ja kuten kirjoitat, MAOLin NTP:n pitäisi tietysti pohjautua suomalaiseen käytäntöön, mutta kai tuollaista kirjaa olisi tylsä koota ja hankala myydä, ellei pöyhitä vanhanaikaisilta vaikuttavia kohtia.

      Vastaa

Vastaa käyttäjälle Kari Myöhänen Peruuta vastaus