In der Thermodynamik ist der dreifache Punkt einer Substanz die Temperatur und der Druck, an dem die drei Phasen (Benzin, Flüssigkeit, und fest) dieser Substanz im thermodynamischen Gleichgewicht koexistieren. Zum Beispiel kommt der dreifache Punkt von Quecksilber bei einer Temperatur von 38.8344 °C und einem Druck von 0.2 mPa vor.

Zusätzlich zum dreifachen Punkt zwischen dem festen, der Flüssigkeit und dem Benzin, kann es dreifache Punkte geben, die mehr als eine feste Phase für Substanzen mit vielfachem polymorphs einschließen. Helium 4 ist ein spezieller Fall, der einen dreifachen Punkt präsentiert, der zwei verschiedene flüssige Phasen einschließt (sieh Lambda hinweisen). Im Allgemeinen, für ein System mit p möglichen Phasen, gibt es dreifache Punkte.

Der dreifache Punkt von Wasser wird verwendet, um den kelvin, die SI-Grundeinheit der thermodynamischen Temperatur zu definieren. Die Zahl, die für die Temperatur des dreifachen Punkts von Wasser gegeben ist, ist eine genaue Definition aber nicht eine gemessene Menge. Die dreifachen Punkte von mehreren Substanzen werden verwendet, um Punkte in SEINER 90 internationalen Temperaturskala, im Intervall vom dreifachen Punkt von Wasserstoff (13.8033 K) zum dreifachen Punkt von Wasser (273.16 K) zu definieren.

Dreifache Punkte von Wasser

Dreifacher" fester flüssiger Gaspunkt

Die einzelne Kombination des Drucks und der Temperatur, bei der flüssiges Wasser, festes Eis und Wasserdampf in einem stabilen Gleichgewicht koexistieren können, kommt an genau 273.16 K (0.01 °C) und ein teilweiser Dampf-Druck von 611.73 pascals vor (ca. 6.1173 Millibars, 0.0060373 atm). An diesem Punkt ist es möglich, die ganze Substanz zu ändern, um, Wasser oder Dampf durch das Vornehmen kleiner willkürlicher Änderungen im Druck und der Temperatur zu vereisen. Selbst wenn der Gesamtdruck eines Systems ganz über dem dreifachen Punkt von Wasser ist, vorausgesetzt dass der teilweise Druck des Wasserdampfs 611.73 pascals dann ist, kann das System noch zum dreifachen Punkt von Wasser gebracht werden. Genau genommen sollten die Oberflächen, die die verschiedenen Phasen trennen, auch vollkommen flach sein, um den Effekten von Oberflächenspannungen zu entsagen.

Der "dreifache" feste flüssige Gaspunkt von Wasser entspricht dem minimalen Druck, an dem flüssiges Wasser bestehen kann. Am Druck unter dem dreifachen Punkt (als im Weltraum) wird festes Eis, wenn geheizt, am unveränderlichen Druck direkt in Wasserdampf in einem als Sublimierung bekannten Prozess umgewandelt. Über dem dreifachen Punkt schmilzt festes Eis, wenn geheizt, am unveränderlichen Druck zuerst, um flüssiges Wasser zu bilden, und verdampft dann oder kocht, um Dampf bei einer höheren Temperatur zu bilden.

Für die meisten Substanzen ist der "dreifache" feste flüssige Gaspunkt auch die minimale Temperatur, bei der die Flüssigkeit bestehen kann. Für Wasser, jedoch, ist das nicht wahr, weil der Schmelzpunkt des gewöhnlichen Eises als eine Funktion des Drucks, wie gezeigt, durch die punktierte grüne Linie im Phase-Diagramm abnimmt. Bei Temperaturen gerade unter dem dreifachen Punkt gestaltet die Kompression bei der unveränderlichen Temperatur Wasserdampf zuerst in den Festkörper und dann in Flüssigkeit um.

Der dreifache Punkt-Druck von Wasser wurde während des Seemannes 9 Mission zu Mars als ein Bezugspunkt verwendet, "um Meeresspiegel" zu definieren. Neuere Missionen verwenden Laser altimetry und Ernst-Maße statt des Drucks, um Erhebung auf Mars zu definieren.

Andere dreifache Punkte von Wasser am Hochdruck

Am Hochdruck hat Wasser ein kompliziertes Phase-Diagramm mit 15 bekannten Phasen des Eises und mehrerer dreifacher Punkte einschließlich zehn, dessen Koordinaten im Diagramm gezeigt werden. Zum Beispiel entspricht der dreifache Punkt an 251 K (22 °C) und 210 MPa (2070 atm) den Bedingungen für die Koexistenz von Eisih (gewöhnliches Eis), Eis III und flüssiges Wasser, alle am Gleichgewicht. Es gibt auch dreifache Punkte für die Koexistenz von drei festen Phasen, vereist zum Beispiel II, vereist V und vereist VI an 218 K (55 °C) und 620 MPa (6120 atm).

Für jene Hochdruckformen des Eises, das im Gleichgewicht mit Flüssigkeit bestehen kann, zeigt das Diagramm, dass Schmelzpunkte mit dem Eis zunehmen. Bei Temperaturen über 273 K (0 °C), den Druck auf den Wasserdampf vergrößernd, resultiert zuerst in flüssigem Wasser und dann einer Hochdruckform des Eises. In der Reihe 251-273 K Eis werde ich zuerst gebildet, von flüssigem Wasser gefolgt, und dann vereisen Sie III oder vereisen Sie V, gefolgt von anderen noch dichteren Hochdruckformen.

Dreifache Punkt-Zellen

Dreifache Punkt-Zellen werden in der Kalibrierung von Thermometern verwendet. Um Arbeit zu fordern, werden dreifache Punkt-Zellen normalerweise mit einer hoch reinen chemischen Substanz wie Wasserstoff, Argon, Quecksilber oder Wasser (abhängig von gewünschter Temperatur) gefüllt. Die Reinheit dieser Substanzen kann solch sein, dass nur ein Teil in einer Million ein Verseuchungsstoff ist; was "sechs-nines" genannt wird, weil es um 99.9999 % rein ist. Wenn es eine wasserbasierte Zelle ist, wird eine spezielle isotopic Zusammensetzung genannt VSMOW verwendet, weil es sehr rein ist und Temperaturen erzeugt, die vom Laboratorium bis Laboratorium vergleichbarer sind. Dreifache Punkt-Zellen sind beim Erzielen hoch genauer, reproduzierbarer Temperaturen so wirksam, ein internationaler Kalibrierungsstandard für Thermometer genannt SEINE 90 verlässt sich auf dreifache Punkt-Zellen von Wasserstoff, Neon, Sauerstoff, Argon, Quecksilber und Wasser, um sechs seiner definierten Temperaturpunkte zu skizzieren.

Tisch von dreifachen Punkten

Dieser Tisch verzeichnet die "dreifachen" festen flüssigen Gaspunkte von allgemeinen Substanzen. Wenn sonst nicht bemerkt, die Daten kommt aus dem amerikanischen Nationalen Büro von Standards (jetzt NIST).

* Zeichen: Zum Vergleich ist typischer atmosphärischer Druck 101.325 kPa (1 atm).

Siehe auch

• Kritischer Punkt
• Die Phase von Gibbs herrscht