Kas ir trīskāršais punkts?

Termodinamikā visbiežāk izmanto fāzu diagrammu, lai apzīmētu apstākļus, kas nepieciešami vielas pārejai starp trim tās stāvokļiem: cietu, šķidrumu un gāzi. Šīs diagrammas izskatās līdzīgas grafikam, kur temperatūra ir norādīta gar x asi un spiediens parasti ir norādīts gar y asi. Unārām vai vienkāršām vienkomponentu vielām, piemēram, ūdenim, diagrammas līnijas veido Y formu. Katra no trim Y līnijām apzīmē vienu stāvokli, un vieta, kur trīs savienojas, ir trīskāršais punkts.

Viela var viegli eksistēt vienā stāvoklī vai pat divos dažādu temperatūru diapazonā. Piemēram, ūdens, kura temperatūra ir zemāka par 32°F (0°C;), pastāv kā ledus, cieta viela. Sildiet ledu virs tā sasalšanas punkta, un tas sāk kust, pastāvot gan kā cieta, gan šķidra viela. Un otrādi, ūdens, kura temperatūra pārsniedz 32 °C, ir šķidrā stāvoklī. Sildiet to un izdalās tvaiks, ļaujot tam pastāvēt gan kā gāzei, gan kā šķidrumam.

Lai gan pastāvēšana vienā vai divos stāvokļos var notikt dažādās temperatūru diapazonā, pastāvēšana visos trīs stāvokļos vienlaikus prasa ļoti ierobežotus apstākļus, un tāpēc to var redzēt tikai īpašos apstākļos. Piemēram, ūdens trīskāršais punkts rodas 32.018 °F (0.01 °C) temperatūrā un 0.006 atmosfēras (atm) spiedienā. Tā kā trīs punkti ir tik ierobežojoši, tos parasti var redzēt tikai slēgtās sistēmās.

Tomēr ūdens trīskāršajam punktam faktiski ir praktisks pielietojums ārpus slēgtas sistēmas. Tas ir tā trīskāršais punkts, kas ļauj slidotājiem slīdēt pa ledu. Slidotāja ķermeņa svara spiediens uz vienu slidu asmeni paaugstina ledus temperatūru tieši tik daudz, vienlaikus izdarot tieši tik lielu spiedienu, lai sasniegtu ūdens trīskāršo punktu un ļautu slidotājam pārvietoties pa šķidruma virsmu, kamēr tvaiki. tiek arī atbrīvots.

Vēl viens praktisks trīs punktu pielietojums ir termometru kalibrēšana. Izmantojot šūnu, kas var saturēt ūdeni vai šķidru slāpekli, un uzturot nemainīgu temperatūru šajā šūnā noteiktā laika periodā, zinātnieks var noteikt precīzu temperatūras rādījumu, kas nepieciešams precīzam termometram. Lai gan termometru kalibrēšanai ir daudz metožu, parasti tiek uzskatīts, ka kalibrēšana, izmantojot trīs punktus, ir visprecīzākā.