A víz, a ciklohexán és a benzol hárompontos jellemzői



az hármas pont a termodinamika területén olyan kifejezés, amely olyan hőmérsékletre és nyomásra utal, amelyben egyidejűleg három fázis van egy termodinamikai egyensúlyi állapotban. Ez a pont minden anyag esetében létezik, bár azok elérésének körülményei nagyban különböznek egymástól.

A hármaspont egy adott anyaghoz egynél több azonos fázist is tartalmazhat; azaz a szilárd, folyékony vagy gáz két különböző fázisa figyelhető meg. A hélium, különösen a hélium-4 izotópja, jó példa a hármaspontra, amely két különálló folyadékfázist tartalmaz: normál és szuperfluid folyadék.

index

  • 1 A hármaspont jellemzői
  • 2 Háromszoros víz
  • 3 A ciklohexán hármaspontja
  • 4 A benzol hármaspontja
  • 5 Referenciák

A hármaspont jellemzői

A víz hármaspontja a nemzetközi egységrendszer (SI) termodinamikai hőmérsékletének Kelvin-alapjának meghatározására szolgál. Ezt az értéket a meghatározás helyett a mérés határozza meg.

Az egyes anyagok hármaspontjait fázisdiagramok alkalmazásával lehet megfigyelni, amelyek grafikonok, amelyek lehetővé teszik egy anyag szilárd, folyékony, gáznemű fázisainak (és más esetekben különleges) korlátozó körülményeinek bemutatását. a hőmérsékletet, a nyomást és / vagy az oldhatóságot megváltoztatják.

Az olvadáspontjában olyan anyag található, amelyben a szilárd anyag megfelel a folyadéknak; Található a forráspontjában is, ahol a folyadék megfelel a gáznak. Ugyanakkor a hármas pont, ahol mindhárom fázis érhető el. Ezek a diagramok minden anyag esetében eltérőek lesznek, amint azt később látni fogjuk.

A hármaspont hatékonyan használható hőmérők kalibrálásához, hármaspontos cellák felhasználásával.

Ezek olyan anyagok mintái izolált körülmények között (üveg "cellák"), amelyek a hármas ponton ismert hőmérsékleti és nyomásfeltételekkel rendelkeznek, és így megkönnyítik a hőmérő mérési pontosságának vizsgálatát..

Ennek a koncepciónak a tanulmányozása a Mars bolygó feltárása során is használt, amelyben az 1970-es évtizedben végrehajtott missziók során megpróbálták megismerni a tenger szintjét..

Háromszoros víz

A nyomás és a hőmérséklet pontos feltételei, ahol a víz három fázisban egyidejűleg fennáll - folyékony víz, jég és gőz - pontosan 273,16 K (0,01 ° C) hőmérsékleten és a gőz részleges nyomása mellett fordul elő. 611,656 pascal (0,00603659 atm).

Ezen a ponton lehetőség van arra, hogy az anyagot a három fázis bármelyikére alakítsuk át minimális hőmérséklet- vagy nyomásváltozással. Annak ellenére, hogy a rendszer teljes nyomása a hármasponthoz szükséges érték fölé kerülhet, ha a gőz részleges nyomása 611,656 Pa, a rendszer egyenlően eléri a hármaspontot.

Az előző ábrán megfigyelhető a hármaspont (vagy hármas pont, angolul) olyan anyag, amelynek diagramja hasonló a vízéhoz, az érték eléréséhez szükséges hőmérséklet és nyomás függvényében.

Víz esetében ez a pont megfelel a minimális nyomásnak, amelynél a folyékony víz létezhet. A hármaspontnál kisebb nyomáson (például vákuumban) és állandó nyomáson végzett melegítés esetén a szilárd jég közvetlenül a vízgőzbe folyik át a folyadékon áthaladva; ez egy szublimációnak nevezett folyamat.

A minimális nyomáson túl (Ptp), a jég először megolvad, hogy folyékony vizet képezzen, és csak ezután elpárolog vagy forralja a gőzt.

Számos anyag esetében a hármaspontban a hőmérsékletérték a minimális hőmérséklet, amelyen a folyadékfázis létezhet, de ez nem fordul elő víz esetében. Víz esetében ez nem történik meg, mivel a jég olvadáspontja a nyomástól függően csökken, amint azt az előző ábra zöld pontozott vonala mutatja..

Magas nyomású fázisokban a víz eléggé összetett fázisdiagrammal rendelkezik, amelyben tizenöt ismert jégfázist mutatnak (különböző hőmérsékleteken és nyomáson), tíz különböző hármas pont mellett, amelyek a következő ábrán láthatóak:

Megjegyezzük, hogy nagynyomású körülmények között a jég egyensúlyban lehet a folyadékkal; Az ábra azt mutatja, hogy az olvadáspontok nyomással nőnek. Állandó alacsony hőmérsékleten és növekvő nyomáson a gőz közvetlenül a jéggé alakítható át anélkül, hogy a folyadékfázist átmennénk.

Ebben a diagramban az a különbség van, amely a bolygókon, ahol a hármas pontot tanulmányozták (Föld a tengeren és a Mars egyenlítői területén)..

A diagram egyértelművé teszi, hogy a hármaspont a helytől függően légköri nyomás és hőmérséklet miatt változik, és nemcsak a kísérletező beavatkozása miatt..

Hármaspont ciklohexán

A ciklohexán egy cikloalkán, amelynek a molekuláris képlete C6H12. Ennek az anyagnak az a sajátossága, hogy hármaspontos körülményei könnyen reprodukálhatók, mint a víz esetében, mivel ez a pont 279,47 K hőmérsékleten és 5,388 kPa nyomáson helyezkedik el..

Ilyen körülmények között megfigyelhető, hogy a vegyület forralja, megszilárdul és olvad, minimális hőmérséklet- és nyomásváltozással.

Benzol hármaspont

A ciklohexánnal, benzollal (szerves vegyület, C kémiai képlettel)6H6) laboratóriumban könnyen reprodukálta a hármaspontos feltételeket.

Értékei 278,5 K és 4,83 kPa, így az is elterjedt, hogy ezt a komponenst a kezdő szinten kísérletezik.

referenciák

  1. Wikipedia. (N.d.). Wikipedia. A (z) en.wikipedia.org webhelyről származik
  2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. A britannica.com-ból származik
  3. Power, N. (s.f.). Nukleáris energia. Visszavont a nukleáris-power.net oldalról
  4. Wagner, W., Saul, A. és Prub, A. (1992). Az olvadás és a normál víz szublimációs görbéje mentén a nyomás nemzetközi egyenletei. Bochum.
  5. Penoncello, S. G., Jacobsen, R. T. és Goodwin, A. R. (1995). A ciklohexán termodinamikai tulajdonságkészítménye.