Triple Point Karakteristik af vand, cyclohexan og benzen



den tredobbelt punkt er et udtryk inden for termodynamik, der refererer til temperatur og tryk, hvor der samtidig er tre faser af et stof i en tilstand af termodynamisk ligevægt. Dette punkt eksisterer for alle stoffer, selvom de betingelser, de opnås varierer meget mellem hver.

Et tredobbelt punkt kan også involvere mere end en fase af samme type for et bestemt stof; det vil sige, at der observeres to forskellige faser af faststof, væske eller gas. Helium, især dets helium-4 isotop, er et godt eksempel på et triple-punkt, der involverer to individuelle væskefaser: normal og superfluid væske.

indeks

  • 1 Karakteristika for triple point
  • 2 Triple point af vand
  • 3 Triple point af cyclohexan
  • 4 Triple point benzen
  • 5 referencer

Karakteristik af triple point

Vandets tredobbelte punkt bruges til at definere Kelvin, basenheden af ​​termodynamisk temperatur i det internationale system af enheder (SI). Denne værdi er fastsat pr. Definition i stedet for målt.

De tredobbelte punkter i hvert stof kan observeres ved anvendelse af fasediagrammer, der er tegnet grafer, der gør det muligt at demonstrere begrænsningsbetingelserne for de faste, flydende, gasformige faser (og andre i særlige tilfælde) af et stof, mens de udøver ændringer af temperatur, tryk og / eller opløselighed.

Et stof kan findes ved dets smeltepunkt, hvor det faste stof møder væsken; Det kan også findes ved kogepunktet hvor væsken møder gassen. Det er dog på det tredobbelte punkt, hvor alle tre faser er opnået. Disse diagrammer vil være forskellige for hvert stof, som det ses senere.

Det tredobbelte punkt kan anvendes effektivt ved kalibrering af termometre ved brug af triple point celler.

Disse er prøver af stoffer under isolerede betingelser (inde i glas "celler"), der er ved deres tredobbelte punkt med kendte temperatur- og trykbetingelser og således letter undersøgelsen af ​​nøjagtigheden af ​​termometermålinger.

Undersøgelsen af ​​dette koncept er også blevet brugt i udforskningen af ​​planeten Mars, hvor det blev forsøgt at kende havets niveau under missioner, der blev udført i 1970'ernes årti.

Triple point af vand

De præcise betingelser for tryk og temperatur, som vand sameksisterer i sine tre faser i ligevægt - flydende vand, is og damp - forekommer ved en temperatur på nøjagtigt 273,16 K (0,01 ° C) og et partialtryk af damp. 611.656 pascal (0.00603659 atm).

På dette tidspunkt er det muligt at omdanne stoffet til en af ​​de tre faser med minimal ændringer i dens temperatur eller tryk. Selvom systemets samlede tryk kunne være placeret over det nødvendige for triplepunktet, hvis partialtrykket af damp er ved 611.656 Pa, vil systemet nå det tredobbelte punkt ligeligt.

Det er muligt at observere i det foregående billede repræsentationen af ​​triple point (eller tredobbelt punkt, på engelsk) af et stof, hvis diagram svarer til det for vand, i overensstemmelse med den temperatur og det tryk, der kræves for at nå denne værdi.

I tilfælde af vand svarer dette punkt til det mindste tryk ved hvilket flydende vand kan eksistere. Ved tryk mindre end dette tredobbelt punkt (for eksempel i vakuum) og når der anvendes konstant trykopvarmning, vil den faste is konvertere direkte til vanddamp uden at passere gennem væske; dette er en proces kaldet sublimering.

Ud over dette mindste tryk (stp), smelter isen først for at danne flydende vand, og først vil det fordampe eller koge for at danne damp.

For mange stoffer er temperaturværdien ved dens tredobbelte punkt den minimale temperatur, hvorpå væskefasen kan eksistere, men dette sker ikke i tilfælde af vand. For vand sker dette ikke, da isens smeltepunkt falder afhængigt af trykket, som det fremgår af den grønne prikket linje i den foregående figur.

I højtryksfaser har vandet et ret komplekst fasediagram, hvor der er vist femten kendte isfaser (ved forskellige temperaturer og tryk) ud over ti forskellige tredobbelte punkter, der visualiseres i følgende figur:

Det kan bemærkes, at under højtryksbetingelser kan is eksistere i ligevægt med væsken; Diagrammet viser, at smeltepunkterne stiger med tryk. Ved konstante lave temperaturer og stigende tryk kan dampen omdannes direkte til is uden at gå gennem væskefasen.

De forskellige forhold, der opstår i planeterne, hvor triple point er blevet undersøgt (Jord på havniveau og i ækvatorialområdet i Mars) er også repræsenteret i dette diagram..

Diagrammet gør det klart, at triplepunktet varierer afhængigt af placeringen på grund af atmosfærisk tryk og temperatur og ikke kun af eksperimentets intervention.

Trippelpunkt for cyclohexan

Cyclohexan er en cycloalkan, der har den molekylære formel for C6H12. Dette stof har egenskaben af ​​at have tredobbelt punktbetingelser, der let kan gengives som i tilfælde af vand, da dette punkt er placeret ved en temperatur på 279,47 K og et tryk på 5.388 kPa.

Under disse betingelser er forbindelsen observeret at koge, størkne og smelte med minimale ændringer i temperatur og tryk.

Benzen triple point

I et tilfælde svarende til cyclohexan, benzen (organisk forbindelse med kemisk formel C6H6) har let gengivet triple point betingelser i et laboratorium.

Dens værdier er 278,5 K og 4,83 kPa, så det er også almindeligt at eksperimentere med denne komponent på begynderniveau.

referencer

  1. Wikipedia. (N.D.). Wikipedia. Hentet fra en.wikipedia.org
  2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Hentet fra britannica.com
  3. Power, N. (s.f.). Kernekraft. Hentet fra nuclear-power.net
  4. Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Internationale ligninger for trykket langs smeltningen og langs sublimationskurven for almindeligt vand. Bochum.
  5. Penoncello, S.G., Jacobsen, R.T., & Goodwin, A.R. (1995). En termodynamisk egenskabsformulering for cyclohexan.