ТРОСТРУКА ТАЧКА: КАРАКТЕРИСТИКЕ ВОДЕ, ЦИКЛОХЕКСАНА И БЕНЗЕНА - ФИЗИЧКИ - 2025

Трипле поинт је термин у пољу термодинамике који се односи на температури и притиску у којима три фазе супстанце постоје истовремено у стању равнотежно стање. Ова тачка постоји за све супстанце, мада се услови у којима су постигнути веома разликују између сваке.

Трострука тачка такође може да укључи више фаза исте врсте за одређену супстанцу; то јест, посматрају се две различите чврсте, течне или гасне фазе. Хелијум, посебно његов изотоп хелијум-4, је добар пример троструке тачке која укључује две појединачне фазе течности: нормалну течност и вишка течности.

Троструке тачке карактеристика

Трострука тачка воде користи се за дефинисање келвина, основне јединице термодинамичке температуре у међународном систему јединица (СИ). Ова вредност је постављена дефиницијом, а не мереном.

Троструке тачке сваке супстанце могу се посматрати употребом фазних дијаграма, који су цртани графикони који омогућавају да се прикажу гранични услови круте, течне, гасовите фазе (и друге, у посебним случајевима) неке супстанце док је она они врше промене температуре, притиска и / или растворљивости.

Супстанца се може наћи у талишту на коме се чврста супстанца сусреће са течношћу; може се наћи и на месту кључања, где течност испуњава гас. Три фазе су, међутим, постигнуте у трострукој тачки. Ови дијаграми ће бити различити за сваку супстанцу, као што ћемо видети касније.

Трострука тачка може се ефикасно користити у калибрацији термометра, користећи ћелије са троструком тачком.

То су узорци супстанци у изолованим условима (унутар стаклених „ћелија“) које се налазе у њиховој трострукој тачки под познатим условима температуре и притиска и на тај начин олакшавају проучавање прецизности мерења термометра.

Проучавање овог концепта коришћено је и за истраживање планете Марс, у којој је покушао да се сазна ниво мора током мисија извршених 1970-их.

Трострука тачка воде

Прецизни услови притиска и температуре код којих коегзистира вода у своје три равнотежне фазе - течна вода, лед и пара - догађају се на температури тачно 273,16 К (0,01 ° Ц) и парцијалном притиску паре од 611.656 паска (0,00603659 атм).

У овом тренутку је могућа конверзија материје у било коју од три фазе уз минималне промене њене температуре или притиска. Иако би укупни притисак система могао бити већи од потребног за троструку тачку, ако је парцијални притисак паре на 611.656 Па, систем ће на исти начин достићи троструку тачку.

На претходној слици могуће је уочити приказ троструке тачке (или троструке тачке на енглеском) супстанце чији је дијаграм сличан води у складу са температуром и притиском потребним да се достигне та вредност.

У случају воде, та тачка одговара минималном притиску на којем течна вода може постојати. При притисцима мањим од ове троструке тачке (на пример, у вакууму) и када се користи грејање са сталним притиском, чврсти лед ће се директно претворити у водену пару без проласка кроз течност; То је процес који се зове сублимација.

Преко овог минималног притиска (П _тп ), лед ће се најпре растопити да би створио течну воду, а тек ће тамо испаравати или кључати до формирања паре.

За многе супстанце вредност температуре у трострукој тачки је минимална температура на којој течна фаза може да постоји, али то се не догађа у случају воде. За воду се то не дешава, јер тачка леда опада као функција притиска, што показује зелена испрекидана линија на претходној слици.

У фазама високог притиска вода има прилично сложен фазни дијаграм у коме је приказано петнаест познатих фаза леда (при различитим температурама и притисцима), поред десет различитих троструких тачака које су визуелизоване на следећој слици:

Може се приметити да, под условима високог притиска, лед може постојати у равнотежи са течношћу; на дијаграму је приказано како се тачке топљења повећавају са притиском. При константним ниским температурама и повећањем притиска, пара се може трансформисати директно у лед, без проласка кроз течну фазу.

На овом дијаграму представљени су и различити услови који се јављају на планетама на којима је проучена трострука тачка (Земља на нивоу мора и у екваторијалној зони Марса).

Из дијаграма је јасно да трострука тачка варира у зависности од локације због атмосферског притиска и температуре, а не само због интервенције експериментатора.

Циклохексан трострука тачка

Циклохексан је циклоалкан који има молекулску формулу Ц ₆ Х ₁₂ . Ова супстанца има особину да има услове троструке тачке који се могу лако репродуковати, као у случају воде, пошто се та тачка налази на температури 279,47 К и притиску 5,388 кПа.

Под овим условима, примећено је да једињење кључа, очвршћава и топи се уз минималне промене температуре и притиска.

Бензена трострука тачка

У случају сличан циклохексана, бензен (органско једињење са хемијском формулом Ц ₆ Х ₆ ) има троструку услове тачака које су лако репродуктивним у лабораторији.

Његове вредности су 278,5 К и 4,83 кПа, па је експериментисање са овом компонентом на почетничком нивоу такође уобичајено.

Референце

1. Википедиа. (сф) Википедиа. Преузето са ен.википедиа.орг
2. Британница, Е. (1998). Енцицлопедиа Британница. Преузето са британница.цом
3. Снага, Н. (сф). Нуклеарна енергија. Преузето са нуклеарне мреже
4. Вагнер, В., Саул, А., и Пруб, А. (1992). Међународне једначине за притисак дуж талишта и дуж кривуље сублимације обичне воде. Боцхум.
5. Пенонцелло, СГ, Јацобсен, РТ и Гоодвин, АР (1995). Термодинамичка формулација својства за циклохексан.