Üçlü nokta bir maddenin üç faz termodinamik denge durumunda aynı anda mevcut olduğu sıcaklık ve basınç anlamına gelir termodinamik alanında bir terimdir. Bu nokta tüm maddeler için mevcuttur, ancak bunların elde edildikleri koşullar her biri arasında büyük ölçüde farklılık gösterir.
Üçlü nokta, belirli bir madde için aynı türden birden fazla fazı da içerebilir; yani iki farklı katı, sıvı veya gaz fazı gözlenir. Helyum, özellikle izotop helyum-4, iki ayrı sıvı fazını içeren üçlü noktaya iyi bir örnektir: normal sıvı ve süperakışkan.
Üç nokta özellikleri
Üçlü su noktası, uluslararası birimler sistemindeki (SI) termodinamik sıcaklığın temel birimi olan kelvin'i tanımlamak için kullanılır. Bu değer, ölçülmek yerine tanım gereği belirlenir.
Her bir maddenin üçlü noktaları, bir maddenin katı, sıvı, gaz halindeki fazlarının (ve diğerlerinin özel durumlarda) sınırlayıcı koşullarını açıkken göstermeye izin veren grafiklerden oluşan faz diyagramları kullanılarak gözlemlenebilir. sıcaklık, basınç ve / veya çözünürlükte değişiklikler yaparlar.
Bir madde, katının sıvıyla buluştuğu erime noktasında bulunabilir; sıvının gazla buluştuğu kaynama noktasında da bulunabilir. Bununla birlikte, üç aşamaya ulaşılması üçlü noktada. Bu diyagramlar, daha sonra görüleceği üzere, her madde için farklı olacaktır.
Üç nokta, termometre kalibrasyonunda, üçlü nokta hücrelerinden yararlanılarak etkili bir şekilde kullanılabilir.
Bunlar, bilinen sıcaklık ve basınç koşulları altında üçlü noktalarında bulunan ve bu nedenle termometre ölçümlerinin kesinliğinin incelenmesini kolaylaştıran izole koşullarda (cam "hücreler" içinde) madde örnekleridir.
Bu kavramın incelenmesi, 1970'lerde gerçekleştirilen görevler sırasında deniz seviyesini bilmeye çalışılan Mars gezegeninin keşfinde de kullanılmıştır.
Üç nokta su
Suyun dengede üç fazında (sıvı su, buz ve buhar) bir arada bulunduğu kesin basınç ve sıcaklık koşulları, tam olarak 273.16 K (0.01 ºC) sıcaklıkta ve kısmi buhar basıncında meydana gelir. 611.656 paskal (0.00603659 atm).
Bu noktada, maddenin sıcaklığındaki veya basıncındaki minimum değişikliklerle üç fazdan herhangi birine dönüşümü mümkündür. Sistemin toplam basıncı, üçlü nokta için gerekenin üzerinde olabilse bile, buharın kısmi basıncı 611.656 Pa ise, sistem aynı şekilde üçlü noktaya ulaşacaktır.
Bu değere ulaşmak için gerekli sıcaklık ve basınca göre diyagramı suya benzeyen bir maddenin üçlü noktasının (veya İngilizce olarak İngilizce olarak) temsilini bir önceki şekilde görmek mümkündür.
Su durumunda bu nokta, sıvı suyun bulunabileceği minimum basınca karşılık gelir. Bu üçlü noktadan daha düşük basınçlarda (örneğin, bir vakumda) ve sabit basınçlı ısıtma kullanıldığında, katı buz, sıvıdan geçmeden doğrudan su buharına dönüşecektir; Bu, süblimasyon adı verilen bir süreçtir.
Bu minimum basıncın (P tp ) ötesinde , buz önce sıvı su oluşturmak için eriyecek ve sadece orada buharlaşacak veya buhar oluşturacak şekilde kaynayacaktır.
Pek çok madde için üçlü noktasındaki sıcaklık değeri, sıvı fazın bulunabileceği minimum sıcaklıktır, ancak bu su durumunda olmaz. Su için bu gerçekleşmez, çünkü önceki şekilde yeşil noktalı çizgi ile gösterildiği gibi, buzun erime noktası basıncın bir fonksiyonu olarak azalır.
Yüksek basınç aşamalarında, su, aşağıdaki şekilde görselleştirilen on farklı üçlü noktaya ek olarak, on beş bilinen buz aşamasının gösterildiği (farklı sıcaklık ve basınçlarda) oldukça karmaşık bir faz diyagramına sahiptir:
Yüksek basınç koşulları altında, buzun sıvı ile denge halinde bulunabileceği not edilebilir; diyagram, erime noktalarının basınçla arttığını göstermektedir. Sabit düşük sıcaklıklarda ve artan basınçta, buhar sıvı fazdan geçmeden doğrudan buza dönüşebilir.
Üçlü noktanın incelendiği gezegenlerde (deniz seviyesinde Dünya ve Mars'ın ekvator bölgesinde) meydana gelen farklı koşullar da bu diyagramda gösterilmektedir.
Şema, üçlü noktanın, yalnızca deneycinin müdahalesi nedeniyle değil, atmosferik basınç ve sıcaklık nedeniyle konuma bağlı olarak değiştiğini açıkça ortaya koymaktadır.
Sikloheksan üçlü nokta
Sikloheksan C moleküler formüle sahip olan bir sikloalkan olan 6 H 12 . Bu madde, su durumunda olduğu gibi kolayca yeniden üretilebilen üçlü nokta koşullarına sahip olma özelliğine sahiptir, çünkü bu nokta 279.47 K sıcaklıkta ve 5.388 kPa basınçta yer almaktadır.
Bu koşullar altında, bileşiğin minimum sıcaklık ve basınç değişiklikleri ile kaynadığı, katılaştığı ve eridiği gözlenmiştir.
Benzen üçlü noktası
Sikloheksan benzer bir durumda, benzen (kimyasal formül Cı sahip bir organik bileşik 6 , H 6 ), kolay bir laboratuarda tekrarlanabilir üçlü nokta koşulları vardır.
Değerleri 278,5 K ve 4,83 kPa'dır, bu nedenle başlangıç seviyesinde bu bileşenle deneyler yapmak da yaygındır.
Referanslar
- Vikipedi. (Sf). Vikipedi. En.wikipedia.org adresinden alındı
- Britannica, E. (1998). Britanika Ansiklopedisi. Britannica.com'dan alındı
- Güç, N. (sf). Nükleer güç. Nükleer-power.net'ten alındı
- Wagner, W., Saul, A. ve Prub, A. (1992). Sıradan Suyun Erime Boyunca ve Süblimleşme Eğrisi Boyunca Basınç İçin Uluslararası Denklemler. Bochum.
- Penoncello, SG, Jacobsen, RT ve Goodwin, AR (1995). Sikloheksan için Termodinamik Özellik Formülasyonu.