Potrójny punkt

Jaki jest potrójny punkt?

On Potrójny punkt Jest to termin w dziedzinie termodynamiki, który odnosi się do temperatury i ciśnienia, w którym jednocześnie istnieją trzy fazy substancji w termodynamicznym stanie równowagi. Ten punkt istnieje dla wszystkich substancji, chociaż warunki, w których są one osiągane, różnią się znacznie między każdym.

Potrójny punkt może również obejmować więcej niż jedną fazę tego samego typu dla określonej substancji; to znaczy obserwowane dwie różne fazy stałe, płynowe lub gazowe. Hel, w szczególności jego izotop Helio-4, jest dobrym przykładem potrójnego punktu obejmującego dwie indywidualne fazy płynu: normalny i zbędny płyn.

Schemat fazowy pokazujący potrójny punkt i punkt krytyczny

Po co jest i kiedy używany jest trzykrotnie?

Potrójny punkt wody służy do zdefiniowania Kelvina, termodynamicznej jednostki podstawowej temperatury w systemie jednostek międzynarodowych (SI). Ta wartość jest ustalana z definicji zamiast miary.

Potrójne punkty każdej substancji można zaobserwować przy użyciu diagramów fazowych, które są wykresami wykreślonymi, które pozwalają na wykazanie warunków ograniczających faz stałych, cieczy, gazowej (i innych, w szczególnych przypadkach), podczas gdy one wywierają zmiany temperatura, ciśnienie i/lub rozpuszczalność.

Substancję można znaleźć w punkcie topnienia, w którym ciało stałe spełnia ciecz; Można go również znaleźć w punkcie wrzenia, w którym ciecz spotyka gaz. Jednak jest w potrójnym punkcie, w którym osiągnięto trzy fazy. Te diagramy będą różne dla każdej substancji, jak to będzie widać później.

Może ci służyć: API Gravity: Skala i klasyfikacja ropy

Potrójny punkt może być skutecznie stosowany w kalibracji termometrów, przy użyciu komórek punktowych potrójnych.

Są to próbki substancji w izolowanych warunkach (w „komórkach” szkła), które znajdują się w potrójnym punkcie ze znanymi warunkami temperatury i ciśnienia, a tym samym ułatwiają badanie precyzji pomiarów termometru.

Zastosowano również badanie tej koncepcji w eksploracji planety Mars, w której podjęto próbę morza podczas misji przeprowadzonych w latach siedemdziesiątych.

Potrójna woda

Schemat fazowy potrójnego punktu wody. Triple Point to punkt dolny i krytyk górny punkt

Dokładne warunki ciśnienia i temperatury, w których woda współistnieje w trzech fazach w równowadze - woda ciekli, lodzie i pary - występują w temperaturze dokładnie 273,16 K (0,01 ° ).

W tym momencie możliwe jest przekształcenie substancji na dowolną z trzech faz z minimalnymi zmianami w jej temperaturze lub ciśnieniu. Nawet gdy całkowite ciśnienie systemu może być umieszczone powyżej tego wymaganego dla potrójnego punktu, jeśli częściowe ciśnienie pary wynosi 611 656 PA, system osiągnie potrójny punkt w ten sam sposób.

Możliwe jest obserwowanie na poprzedniej liczbie reprezentacji punktu potrójnego (lub Potrójny punkt, w języku angielskim) substancji, której schemat jest podobny do wody, zgodnie z temperaturą i ciśnieniem wymaganym do osiągnięcia tej wartości.

W przypadku wody punkt ten odpowiada minimalnym ciśnieniu, przy którym może istnieć ciekła woda. Aby naciskać niewielkie do tego potrójnego punktu (na przykład w próżni), a gdy stosuje się podgrzewanie stałego ciśnienia, lód stały przekształci się bezpośrednio w pary wodne bez przejścia przez ciecz; Jest to proces zwany sublimacją.

Może ci służyć: teoria Wielkiego Wybuchu: cechy, etapy, dowody, problemy

Poza tym minimalnym ciśnieniem (p_TP), lód najpierw topi się, tworząc płynną wodę, a tylko tam odparuje lub gotuje się, tworząc parę.

Dla wielu substancji wartość temperatury w potrójnym punkcie jest minimalna temperatura, w której może istnieć faza ciekła, ale nie zdarza się to w przypadku wody. W przypadku wody nie zdarza się, ponieważ temperatura topnienia lodu zmniejsza się na podstawie ciśnienia, jak pokazano z zieloną kropkowaną linią poprzedniej figury.

W fazach wysokiego ciśnienia woda ma dość złożony schemat fazowy, który pokazuje piętnaście znanych faz lodowych (w różnych temperaturach i ciśnieniach), oprócz dziesięciu różnych potrójnych punktów, które są pokazane na poniższym rysunku:

Można zauważyć, że w warunkach wysokiego ciśnienia lód może istnieć w równowadze z cieczą; Schemat pokazuje, że punkty połączenia rosną wraz z ciśnieniem. Przy niskich stałym temperaturach i rosnącym ciśnieniu pary można przekształcić bezpośrednio w lód, bez przechodzenia przez fazę ciekłą.

Różne warunki występujące na planetach, w których trzypunktowy punkt (ląd na morzu i w obszarze równikowym Marsa) są również reprezentowane na tym schemacie).

Schemat wyjaśnia, że ​​potrójny punkt różni się w zależności od lokalizacji ze względu na ciśnienie i temperaturę atmosferyczną, a nie tylko przez interwencję eksperymentatora.

Potrójny punkt cykloheksanu

Cykloheksan jest cyklokano, który ma wzór molekularny C₆H₁₂. Substancja ta ma osobliwość posiadania potrójnych warunków, które można łatwo odtworzyć, jak w przypadku wody, ponieważ ten punkt znajduje się w temperaturze 279,47 K i ciśnienie 5388 kPa.

Może ci służyć: opłaty na żywo: koncepcja, cechy, przykłady

W tych warunkach zaobserwowano związek Hirar, zestalanie i topnienie przy minimalnych zmianach temperatury i ciśnienia.

Triple Benzen Point

W przypadku podobnym do cykloheksanu benzen (związek organiczny o wzorze chemicznym C₆H₆) ma łatwo odtwarzalne warunki potrójne w laboratorium.

Jego wartości wynoszą 278,5 K i 4,83 kPa, więc eksperymenty z tym poziomem początkującego są również powszechne.

Bibliografia

1. Wikipedia. (S.F.). Wikipedia. Uzyskane z in.Wikipedia.org
2. Britannica, e. (1998). Britannica Encyclopedia. Uzyskane z Britannica.com
3. Power, n. (S.F.). Moc jądrowa. Uzyskane z mocy jądrowej.internet
4. Wagner, w., Saul, a., & PRUN, do. (1992). Międzynarodowe równania nacisku wzdłuż topnienia i wzdłuż krzywej sublimacji zwykłej wody. Bochum.
5. Penoncello, s. G., Jacobsen, r. T., & Goodwin, a. R. (1995). Do termodynamicznego preparatu właściwości dla cykloheksanu.