Drievoudige punt

Wat is het drievoudige punt?

Hij Drievoudige punt Het is een term op het gebied van thermodynamica die verwijst naar de temperatuur en druk waarin er tegelijkertijd drie fasen van een stof zijn in een thermodynamische evenwichtstoestand. Dit punt bestaat voor alle stoffen, hoewel de omstandigheden waarin ze worden bereikt sterk variëren tussen elk.

Een drievoudig punt kan ook meer dan één fase van hetzelfde type omvatten voor een specifieke stof; dat wil zeggen, twee verschillende vaste, vloeistof- of gasfasen worden waargenomen. Het helium, met name zijn helio-4 isotoop, is een goed voorbeeld van een drievoudig punt met twee individuele vloeistoffasen: normaal en overbodige vloeistof.

Fasediagram met het drievoudige punt en het kritieke punt

Waar is het voor en wanneer het drievoudige punt wordt gebruikt?

Het drievoudige waterpunt wordt gebruikt om de kelvin te definiëren, de thermodynamische temperatuurbasiseenheid in het International Units System (SI). Deze waarde wordt per definitie ingesteld in plaats van meet.

De drievoudige punten van elke stof kunnen worden waargenomen met het gebruik van fasediagrammen, die geplande grafieken zijn die het mogelijk maken de beperkende omstandigheden van de vaste, vloeistof, gasvormige fasen (en andere, in speciale gevallen) van een stof te demonstreren terwijl ze veranderingen uitoefenen in veranderingen in temperatuur, druk en/of oplosbaarheid.

Een stof kan worden gevonden in zijn smeltpunt waarin de vaste stof de vloeistof ontmoet; Het is ook te vinden op het kookpunt waarin de vloeistof het gas ontmoet. Het is echter op het drievoudige punt waar de drie fasen worden bereikt. Deze diagrammen zullen voor elke stof verschillen, zoals later zal worden gezien.

Kan u van dienst zijn: API Gravity: Scale and Classificatie van ruwe olie

Het drievoudige punt kan effectief worden gebruikt bij de kalibratie van thermometers, met behulp van drievoudige puntcellen.

Dit zijn monsters van stoffen in geïsoleerde omstandigheden (binnen "cellen van glas) die zich op hun drievoudige punt bevinden met bekende temperatuur- en drukomstandigheden, en dus de studie van de precisie van de thermometermetingen vergemakkelijken.

De studie van dit concept bij de verkenning van de planeet Mars is ook gebruikt, waarin de zeespiegel werd geprobeerd tijdens missies die in de jaren zeventig werden uitgevoerd.

Drievoudig water

Fasediagram van het drievoudige waterpunt. Het drievoudige punt is het onderste punt en de criticus het bovenste punt

De precieze omstandigheden van druk en temperatuur waarbij water naast elkaar samenhangt in zijn drie fasen in evenwicht - vloeibaar water, ijs en stoom - treden op bij een temperatuur van exact 273,16 K (0,01 ºC) en een partiële drukdruk van damp 611,656 Pascals (0,00603659 atm )).

Op dit punt is het mogelijk om de stof om te zetten in een van de drie fasen met minimale veranderingen in de temperatuur of druk. Zelfs wanneer de totale systeemdruk kan worden geplaatst boven die vereist voor het drievoudige punt, als de gedeeltelijke stoomdruk op 611.656 PA is, zal het systeem het drievoudige punt op dezelfde manier bereiken.

Het is mogelijk om in de vorige figuur de weergave van het drievoudige punt te observeren (of Drievoudige punt, in het Engels) van een stof waarvan het diagram vergelijkbaar is met die van water, volgens de temperatuur en druk die nodig is om deze waarde te bereiken.

In het geval van water komt dit punt overeen met de minimale druk waarmee vloeibaar water kan bestaan. Om minder te drukken op dit drievoudige punt (bijvoorbeeld in een vacuüm) en wanneer een constante drukverwarming wordt gebruikt, zal vast ijs rechtstreeks omzetten in waterdamp zonder door vloeistof te gaan; Dit is een proces dat sublimatie wordt genoemd.

Het kan u van dienst zijn: theorie van de oerknal: kenmerken, fasen, bewijs, problemen

Buiten deze minimale druk (P_TP), het ijs zal eerst smelten om vloeibaar water te vormen, en alleen daar zal het verdampen of kookt om stoom te vormen.

Voor veel stoffen is de temperatuurwaarde op het drievoudige punt de minimumtemperatuur waarmee de vloeibare fase kan bestaan, maar dit gebeurt niet in het geval van water. Voor water gebeurt dit niet, omdat het ijsmeltpunt afneemt op basis van de druk, zoals weergegeven met de groene stippellijn van de vorige figuur.

In hogedrukfasen heeft water een vrij complex fasediagram, dat vijftien bekende ijsfasen vertoont (bij verschillende temperaturen en drukken), naast tien verschillende drievoudige punten die in de volgende figuur worden weergegeven:

Opgemerkt kan worden dat ijs in hoge drukomstandigheden in balans kan bestaan ​​met de vloeistof; Het diagram laat zien dat de fusiepunten toenemen met de druk. Bij lage constante temperaturen en toenemende druk kan stoom direct worden getransformeerd naar ijs, zonder door de vloeibare fase te gaan.

De verschillende omstandigheden die plaatsvinden op de planeten waar het drievoudige punt (land op zee en in het equatoriale gebied van Mars) ook in dit diagram worden weergegeven).

Het diagram maakt duidelijk dat het drievoudige punt varieert afhankelijk van de locatie om redenen van druk en atmosferische temperatuur, en niet alleen door interventie van experimentators.

Drievoudig punt van cyclohexaan

De cyclohexan is een cyclocano die de moleculaire formule van C heeft₆H₁₂. Deze stof heeft de eigenaardigheid van het hebben van drievoudige puntomstandigheden die gemakkelijk kunnen worden gereproduceerd, zoals in het geval van water, omdat dit punt zich bevindt op een temperatuur van 279,47 K en een druk van 5.388 kPa.

Het kan u van dienst zijn: Live ladingen: concept, kenmerken, voorbeelden

Onder deze omstandigheden is de hirar -verbinding, stolling en smelten met minimale veranderingen in temperatuur en druk waargenomen.

Triple Benzeen Point

In een geval vergelijkbaar met cyclohexan, benzeen (organische verbinding met chemische formule c₆H₆) heeft gemakkelijk reproduceerbare drievoudige puntomstandigheden in een laboratorium.

De waarden zijn 278,5 K en 4,83 kPa, dus experimenten met dit beginnersniveau is ook gebruikelijk.

Referenties

1. Wikipedia. (S.F.)). Wikipedia. Verkregen van in.Wikipedia.borg
2. Britannica, E. (1998). Britannica Encyclopedia. Verkregen uit Britannica.com
3. Kracht, n. (S.F.)). Kracht nucleair. Verkregen van nucleaire kracht.netto
4. Wagner, W., Saul, a., & Prub, tot. (1992). Internationale vergelijkingen voor de druk langs de smelten en langs de sublimatiecurve van gewoon water. Bochum.
5. Penoncello, s. G., Jacobsen, r. T., & Goodwin, een. R. (negentienvijfennegentig). Naar thermodynamische eigenschapformulering voor cyclohexaan.