TRIPPELPUNKT: KJENNETEGN, VANN, CYKLOHEKSAN OG BENZEN - FYSISK - 2026

Den trippelpunktet er et uttrykk på området termodynamikk som refererer til temperatur og trykk, karakterisert ved tre faser av en substans som eksisterer samtidig i en tilstand av termodynamisk likevekt. Dette punktet eksisterer for alle stoffer, selv om forholdene der de oppnås varierer enormt mellom hver enkelt.

Et trippelpunkt kan også involvere mer enn en fase av samme type for et spesifikt stoff; det vil si to forskjellige faste, flytende eller gassfaser observeres. Helium, spesielt isotopen helium-4, er et godt eksempel på et tredoblet punkt som involverer to individuelle fluidfaser: normal væske og overflødig væske.

Trippelpunktegenskaper

Trippelpunktet av vann brukes til å definere kelvin, baseenheten for termodynamisk temperatur i det internasjonale systemet for enheter (SI). Denne verdien settes per definisjon i stedet for målt.

Trippelpunktene for hvert stoff kan observeres ved bruk av fasediagrammer, som er plottede grafer som gjør det mulig å demonstrere de begrensende forholdene til faste, flytende, gassformige faser (og andre, i spesielle tilfeller) av et stoff mens det er de utøver endringer i temperatur, trykk og / eller løselighet.

Et stoff kan bli funnet ved sitt smeltepunkt der det faste stoffet møter væsken; det kan også finnes på kokepunktet der væske møter gass. Imidlertid er det på trippelpunktet at de tre fasene oppnås. Disse diagrammer vil være forskjellige for hvert stoff, som det vil bli vist senere.

Trippelpunkt kan brukes effektivt i termometerkalibrering, ved å bruke trippelpunktceller.

Dette er prøver av stoffer under isolerte forhold (inne i "celler" i glass) som befinner seg på det tredobbelte punktet under kjente temperatur- og trykkforhold, og dermed muliggjør studiet av presisjonen i termometermålingene.

Studien av dette konseptet har også blitt brukt i utforskningen av planeten Mars, der det ble gjort et forsøk på å kjenne til havnivået under oppdrag utført på 1970-tallet.

Trippelpunkt med vann

De presise forholdene for trykk og temperatur der vann sameksisterer i sine tre faser i likevekt - flytende vann, is og damp - forekommer ved en temperatur på nøyaktig 273,16 K (0,01 ºC) og et delvis damptrykk av 611.656 pascaler (0,00603659 atm).

På dette tidspunktet er omdannelsen av stoffet til en av de tre fasene mulig med minimale endringer i temperatur eller trykk. Selv om systemets totale trykk kan være over det som kreves for trippelpunktet, vil partiets damptrykk være 611.656 Pa, når trepunktet kommer på samme måte.

Det er mulig å observere i forrige figur representasjonen av trippelpunktet (eller trippelpunktet, på engelsk) av et stoff hvis diagram er likt det som vann, i henhold til temperaturen og trykket som kreves for å nå denne verdien.

Når det gjelder vann, tilsvarer dette punktet det minimale trykket som flytende vann kan eksistere i. Ved trykk mindre enn dette tredobbelte punktet (for eksempel i vakuum), og når konstant oppvarming brukes, vil fast is konvertere direkte til vanndamp uten å passere gjennom væske; Dette er en prosess som kalles sublimering.

Utover dette minimumstrykket (P _tp ) vil isen først smelte for å danne flytende vann, og bare der vil den fordampe eller koke for å danne damp.

For mange stoffer er temperaturverdien på det tredobbelte punktet den minste temperaturen som væskefasen kan eksistere i, men dette skjer ikke når det gjelder vann. For vann skjer ikke dette, siden isens smeltepunkt avtar som en funksjon av trykk, som vist med den grønne prikkede linjen i forrige figur.

I høye trykkfaser har vann et ganske komplekst fasediagram der femten kjente isfaser er vist (ved forskjellige temperaturer og trykk), i tillegg til ti forskjellige trippelpunkter som er visualisert i følgende figur:

Det kan bemerkes at under høye trykkforhold kan is eksistere i likevekt med væske; diagrammet viser at smeltepunktene øker med trykk. Ved konstante lave temperaturer og økende trykk kan dampen omdannes direkte til is, uten å gå gjennom væskefasen.

De forskjellige forholdene som oppstår på planeter der trippunktet er studert (Jorden ved havnivå og i ekvatorialsonen til Mars) er også representert i dette diagrammet.

Diagrammet gjør det klart at trippelpunktet varierer avhengig av beliggenhet på grunn av atmosfæretrykk og temperatur, og ikke bare på grunn av eksperimentørens inngrep.

Trippelpunkt av sykloheksan

Cykloheksan er et cykloalkan som har molekylformelen C ₆ H ₁₂ . Dette stoffet har det særegne ved å ha trippelpunktforhold som lett kan reproduseres, som for vann, siden dette punktet er lokalisert ved en temperatur på 279,47 K og et trykk på 5,388 kPa.

Under disse forholdene er forbindelsen blitt observert kokende, størkende og smeltet med minimale temperaturendringer og trykk.

Benzen trippel punkt

I et tilfelle lik cykloheksan, benzen (organisk forbindelse med den kjemiske formel C ₆ H ₆ ) har trippelpunktet betingelser som er lett reproduserbart i et laboratorium.

Verdiene er 278,5 K og 4,83 kPa, så eksperimentering med denne komponenten på begynnernivå er også vanlig.

referanser

1. Wikipedia. (SF). Wikipedia. Hentet fra en.wikipedia.org
2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Hentet fra britannica.com
3. Strøm, N. (sf). Kjernekraft. Hentet fra atomkraft.net
4. Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Internasjonale ligninger for trykket langs smeltingen og langs sublimeringskurven for vanlig vann. Bochum.
5. Penoncello, SG, Jacobsen, RT, & Goodwin, AR (1995). En termodynamisk eiendomsformulering for cykloheksan.