Ūdens, cikloheksāna un benzola trīspunktu raksturojums



The trīskāršais punkts ir termodinamikas jēdziens, kas attiecas uz temperatūru un spiedienu, kurā vienlaikus ir trīs vielas fāzes termodinamiskā līdzsvara stāvoklī. Šis punkts attiecas uz visām vielām, lai gan apstākļi, kādos tie ir sasniegti, ir ļoti atšķirīgi.

Trīskāršais punkts var ietvert arī vairāk nekā vienu viena tipa fāzi konkrētai vielai; tas ir, ka tiek novērotas divas dažādas cietas, šķidruma vai gāzes fāzes. Hēlijs, jo īpaši tā hēlija-4 izotops, ir labs piemērs tam, ka trīspunkti ir saistīti ar divām atsevišķām šķidruma fāzēm: normāls un pārmērīgs šķidrums.

Indekss

  • 1 Trīskāršā punkta raksturojums
  • 2 Trīskāršais ūdens punkts
  • 3 Cikloheksāna trīspunktu punkts
  • 4 Benzola trīspunkts
  • 5 Atsauces

Trīskāršā punkta raksturojums

Trīskāršais ūdens punkts tiek izmantots, lai definētu Kelvina - termodinamiskās temperatūras pamatvienību starptautiskajā vienību sistēmā (SI). Šī vērtība tiek noteikta pēc definīcijas, nevis izmērīta.

Katras vielas trīskāršos punktus var novērot, izmantojot fāzes diagrammas, kuras ir attēlotas diagrammās, kas ļauj pierādīt vielas cieto, šķidro, gāzveida fāžu (un citu, īpašos gadījumos) ierobežojošos apstākļus. tie ietekmē temperatūru, spiedienu un / vai šķīdību.

Vielu var atrast tās kušanas punktā, kurā cietais materiāls atbilst šķidrumam; To var atrast arī tās viršanas temperatūrā, kur šķidrums atbilst gāzei. Tomēr tas ir trīskāršajā punktā, kurā ir sasniegti visi trīs posmi. Šīs diagrammas katrai vielai būs atšķirīgas, kā tas būs redzams vēlāk.

Trīspunktu var efektīvi izmantot termometru kalibrēšanā, izmantojot trīspunktu šūnas.

Tie ir vielu paraugi izolētos apstākļos (stikla "šūnu iekšpusē"), kas atrodas trīskāršā punktā ar zināmiem temperatūras un spiediena apstākļiem, un tādējādi atvieglo termometra mērījumu precizitātes izpēti..

Šīs koncepcijas izpēte tika izmantota arī Marsa planētas izpētei, kurā tika mēģināts zināt jūras līmeni misiju laikā, kas tika īstenoti astoņdesmito gadu desmitgadē..

Trīskāršais ūdens punkts

Precīzie spiediena un temperatūras apstākļi, kuros ūdenim līdzāspastāvot trīs fāzēs - šķidrais ūdens, ledus un tvaiki - notiek temperatūrā, kas ir tieši 273,16 K (0,01 ° C) un tvaika daļējs spiediens. 611,656 pascal (0,00603659 atm).

Šajā brīdī vielu var pārvērst jebkurā no trim fāzēm, minimāli mainot temperatūru vai spiedienu. Lai gan sistēmas kopējais spiediens varētu atrasties virs trīskāršā punkta vajadzīgā spiediena, ja tvaika daļējais spiediens ir 611,656 Pa, sistēma sasniegs trīskāršu punktu vienādi.

Iepriekšējā attēlā ir iespējams novērot trīskāršā punkta attēlojumu (vai. \ T trīskāršais punkts, angļu valodā) vielas, kuras diagramma ir līdzīga ūdens iedarbībai, atkarībā no temperatūras un spiediena, kas vajadzīgs, lai sasniegtu šo vērtību.

Ūdens gadījumā šis punkts atbilst minimālajam spiedienam, kādā var pastāvēt šķidrs ūdens. Ja spiediens ir mazāks par šo trīskāršoto punktu (piemēram, vakuumā) un ja tiek izmantota konstantā spiediena karsēšana, cietais ledus tieši pārvēršas ūdens tvaikā bez šķidruma; tas ir process, ko sauc par sublimāciju.

Pārsniedz šo minimālo spiedienu (P. \ Ttp), ledus vispirms izkausē, lai veidotu šķidro ūdeni, un tikai tad tas iztvaiko vai vāra, lai veidotu tvaiku.

Daudzām vielām temperatūras vērtība trīskāršajā punktā ir minimālā temperatūra, kurā var pastāvēt šķidruma fāze, bet ūdens gadījumā tas nenotiek. Ūdenim tas nenotiek, jo ledus kušanas punkts samazinās atkarībā no spiediena, kā parādīts iepriekšējā attēla zaļajā punktētā līnijā..

Augstspiediena fāzēs ūdenim ir diezgan sarežģīta fāzes diagramma, kurā ir attēlotas piecpadsmit zināmās ledus fāzes (dažādās temperatūrās un spiedienos) papildus desmit dažādiem trīskāršiem punktiem, kas ir redzami šādā attēlā:

Jāatzīmē, ka augstā spiediena apstākļos ledus var pastāvēt līdzsvarā ar šķidrumu; Diagrammā redzams, ka kušanas temperatūra palielinās ar spiedienu. Pastāvīgās zemās temperatūrās un palielinoties spiedienam, tvaiku var pārvērst tieši uz ledu, neizejot šķidruma fāzi.

Šajā diagrammā ir attēloti arī dažādi apstākļi, kas ir sastopami planētām, kurās ir pētīts trīskāršais punkts (Zemes jūrā un Marsa ekvatorālajā zonā)..

Diagramma skaidri parāda, ka trīskāršais punkts atkarībā no atrašanās vietas ir atkarīgs no atmosfēras spiediena un temperatūras, un ne tikai ar eksperimenta dalībnieka iejaukšanos..

Trīskāršais cikloheksāna punkts

Cikloheksāns ir cikloalkāns, kura molekulārā formula ir C6H12. Šīs vielas īpatnība ir tāda, ka trīskāršiem apstākļiem, ko var viegli atveidot, tāpat kā ūdens gadījumā, šis punkts atrodas 279,47 K temperatūrā un 5 388 kPa spiedienā..

Šajos apstākļos ir novērots, ka savienojums vārās, sacietē un kausē, minimāli mainot temperatūru un spiedienu.

Benzola tripla punkts

Gadījumā, kas līdzīgs cikloheksānam, benzols (organiskais savienojums ar ķīmisko formulu C)6H6) ir viegli reproducējis trīskāršā stāvokļa apstākļus laboratorijā.

Tās vērtības ir 278,5 K un 4,83 kPa, tāpēc ir arī parasti eksperimentēt ar šo komponentu iesācēju līmenī.

Atsauces

  1. Vikipēdija. (s.f.). Vikipēdija. Izgūti no en.wikipedia.org
  2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Izgūti no britannica.com
  3. Power, N. (s.f.). Kodolenerģija. Izgūti no kodolprogrammas-power.net
  4. Wagner, W., Saul, A., un Prub, A. (1992). Starptautiskie spiediena vienādojumi gar kausēšanu un parastā ūdens sublimācijas līkne. Bohuma.
  5. Penoncello, S. G., Jacobsen, R. T. un Goodwin, A. R. (1995). Cikloheksāna termodinamiskās īpašības.