- Karakteristike trostruke točke
- Trostruka točka vode
- Cikloheksan trostruka točka
- Benzena trostruka točka
- Reference
Trostruka točka je izraz u termodinamici, koji se odnosi na temperaturu i tlak u kojem su tri faze tvari postoji istodobno u stanju termodinamičke ravnoteže. Ova točka postoji za sve tvari, iako se uvjeti u kojima su postignuti vrlo razlikuju između svake.
Trostruka točka može uključivati više faza iste vrste za određenu tvar; to jest, promatraju se dvije različite krute, tekuće ili plinske faze. Helij, posebno njegov izotop helij-4, dobar je primjer trostruke točke koja uključuje dvije pojedinačne faze tekućine: normalnu tekućinu i višak.
Karakteristike trostruke točke
Trostruka točka vode koristi se za definiranje kelvina, osnovne jedinice termodinamičke temperature u međunarodnom sustavu jedinica (SI). Ova je vrijednost postavljena definicijom, a ne mjerenom.
Trostruke točke svake tvari mogu se promatrati korištenjem faznih dijagrama, koji su nacrtani grafikoni koji omogućuju prikazivanje graničnih uvjeta krute, tekuće, plinovite faze (i drugih, u posebnim slučajevima) tvari dok je ona one pokazuju promjene temperature, tlaka i / ili topljivosti.
Tvar se može naći na mjestu taljenja na kojem se krutina sastaje s tekućinom; može se naći i na mjestu ključanja gdje se tekućina susreće s plinom. Tri su faze već postignute u trostrukoj točki. Ovi će dijagrami biti različiti za svaku tvar, kao što ćemo vidjeti kasnije.
Trostruka točka može se učinkovito koristiti u kalibraciji termometra, koristeći stanice sa trostrukom točkom.
Riječ je o uzorcima tvari u izoliranim uvjetima (unutar staklenih "ćelija") koji se nalaze na njihovoj trostrukoj točki s poznatim temperaturama i tlakom i tako olakšavaju proučavanje preciznosti mjerenja termometra.
Proučavanje ovog koncepta korišteno je i za istraživanje planeta Mars u kojem je pokušao spoznati razinu mora tijekom misija izvršenih 1970-ih.
Trostruka točka vode
Precizni uvjeti tlaka i temperature u kojima koegzistira voda u svoje tri ravnotežne faze - tekuća voda, led i para - događaju se pri temperaturi od točno 273,16 K (0,01 ºC) i djelomičnom tlaku para 611.656 paskala (0,00603659 atm).
U tom je trenutku moguće pretvoriti tvar u bilo koju od tri faze uz minimalne promjene temperature ili tlaka. Iako bi ukupni tlak u sustavu mogao biti veći od potrebnog za trostruku točku, ako je parcijalni tlak para 611.656 Pa, sustav će na isti način dostići trostruku točku.
Na prethodnoj slici moguće je primijetiti prikaz trostruke točke (ili engleske trostruke točke) tvari čiji je dijagram sličan vodi, prema temperaturi i tlaku potrebnim za postizanje ove vrijednosti.
U slučaju vode, ta točka odgovara minimalnom tlaku pri kojem tekuća voda može postojati. Pri pritiscima ispod ove trostruke točke (na primjer, u vakuumu) i kada se koristi grijanje sa stalnim tlakom, čvrsti se led pretvara izravno u vodenu paru bez prolaska kroz tekućinu; To je proces koji se zove sublimacija.
Preko ovog minimalnog tlaka (P tp), led će se najprije rastopiti da bi stvorio tekuću vodu, a tek će tamo ispariti ili prokuhati, stvarajući para.
Za mnoge tvari temperaturna vrijednost u trostrukoj točki predstavlja minimalnu temperaturu na kojoj tekuća faza može postojati, ali to se ne događa u slučaju vode. Za vodu se to ne događa, budući da talište leda opada kao funkcija tlaka, što pokazuje zelena isprekidana linija na prethodnoj slici.
U fazama visokog tlaka voda ima prilično složen fazni dijagram, u kojem je prikazano petnaest poznatih faza leda (pri različitim temperaturama i pritiscima), pored deset različitih trostrukih točaka koje su prikazane na sljedećoj slici:
Može se primijetiti da, u uvjetima visokog tlaka, led može postojati u ravnoteži s tekućinom; na dijagramu se vidi kako se točke topljenja povećavaju s tlakom. Pri konstantnim niskim temperaturama i povećanjem tlaka para se može transformirati izravno u led, bez prolaska kroz tekuću fazu.
U ovom su dijagramu prikazani i različiti uvjeti koji se događaju na planetima na kojima je proučena trostruka točka (Zemlja na razini mora i u ekvatorijalnoj zoni Marsa).
Iz dijagrama je jasno da trostruka točka varira ovisno o lokaciji zbog atmosferskog tlaka i temperature, a ne samo zbog intervencije eksperimentatora.
Cikloheksan trostruka točka
Cikloheksan je cikloalkan koji ima molekulsku formulu C 6 H 12. Ova tvar ima osobinu da ima uvjete trostruke točke koje se mogu lako reproducirati, kao u slučaju vode, budući da se ta točka nalazi na temperaturi od 279,47 K i tlaku od 5,388 kPa.
Pod tim uvjetima, opaženo je da spoj spoji i stvrdne se uz minimalne promjene temperature i tlaka.
Benzena trostruka točka
U slučaju sličan cikloheksan, benzen (organski spoj kemijske formule C 6 H 6) ima trostruke uvjete točke koje su lako reproducibilan u laboratoriju.
Njene su vrijednosti 278,5 K i 4,83 kPa, pa je eksperimentiranje s ovom komponentom na početnoj razini također uobičajeno.
Reference
- Wikipedia. (SF). Wikipedia. Preuzeto sa en.wikipedia.org
- Britannica, E. (1998). Enciklopedija Britannica. Preuzeto s britannica.com
- Snaga, N. (sf). Nuklearna elektrana. Preuzeto s nuklearne mreže
- Wagner, W., Saul, A., i Prub, A. (1992). Međunarodne jednadžbe tlaka duž tališta i duž krivulje sublimacije obične vode. Bochum.
- Penoncello, SG, Jacobsen, RT i Goodwin, AR (1995). Termodinamička formulacija svojstva za cikloheksan.