Vee, tsükloheksaani ja benseeni kolmepunkti karakteristikud



The kolmekordne punkt on termodünaamika valdkonnas termin, mis viitab temperatuurile ja rõhule, milles on samaaegselt kolm faasi termodünaamilise tasakaalu seisundis. See punkt kehtib kõikide ainete kohta, kuigi nende saavutamise tingimused on väga erinevad.

Kolmekordne punkt võib hõlmata ka rohkem kui ühte sama tüüpi faasi konkreetse aine jaoks; see tähendab, et täheldatakse kahte erinevat tahke, vedeliku või gaasi faasi. Heelium, eriti selle heelium-4 isotoop, on hea näide kolmest punktist, mis hõlmab kahte individuaalset vedeliku faasi: normaalne ja üleliigne vedelik.

Indeks

  • 1 Kolmikpunkti omadused
  • 2 Kolmekordne veepunkt
  • 3 Tsükloheksaani kolmekordne punkt
  • 4 benseeni kolmekordne punkt
  • 5 Viited

Kolmikpunkti karakteristikud

Vee kolmekordset punkti kasutatakse termodünaamilise temperatuuri baasühiku Kelvini määratlemiseks rahvusvahelises ühikute süsteemis (SI). See väärtus on fikseeritud mõõtmise asemel.

Iga aine kolmekordseid punkte võib jälgida faasiagrammide abil, mis on joonistatud graafikud, mis võimaldavad näidata aine tahkete, vedelate, gaasiliste faaside (ja teiste, erijuhtudel) piiravaid tingimusi. need avaldavad temperatuuri, rõhu ja / või lahustuvuse muutusi.

Aine võib leida sulamistemperatuuril, kus tahke aine vastab vedelikule; Seda võib leida ka selle keemistemperatuurist, kus vedelik vastab gaasile. Siiski on see kolmekordne punkt, kus kõik kolm etappi on saavutatud. Need diagrammid on iga aine puhul erinevad, nagu hiljem näha.

Kolmepunkti saab efektiivselt kasutada termomeetrite kalibreerimisel, kasutades kolmepunktilisi rakke.

Tegemist on isoleeritud tingimustes (klaasist "rakkudes") olevate ainete näidistega, mis on teadaolevate temperatuuri - ja rõhutingimustega kolmekordses punktis ning hõlbustavad seega termomeetri mõõtmiste täpsuse uurimist..

Selle kontseptsiooni uurimist on kasutatud ka Marsi planeedi uurimisel, kus 1970. aastate kümne aasta jooksul läbiviidud missioonide käigus püüti teada meretaset..

Kolmekordne veepunkt

Täpsed rõhu ja temperatuuri tingimused, kus vesi koos oma kolmes faasis eksisteerib tasakaalus - vedel vesi, jää ja aur - esineb temperatuuril täpselt 273,16 K (0,01 ° C) ja aururõhul. 611,656 pascal (0,00603659 atm).

Siinkohal on võimalik ainet muuta mis tahes kolmest faasist minimaalse temperatuuri või rõhu muutusega. Kuigi süsteemi üldrõhk võib paikneda kolmekordse punkti jaoks nõutavast kõrgemast tasemest, kui auru osaline rõhk on 611,656 Pa juures, jõuab süsteem kolmepunkti võrdselt.

Eelmisel joonisel on võimalik jälgida kolmepunkti (või kolmekordne punkt, inglise keeles) aine, mille skeem on sarnane veega, vastavalt selle väärtuse saavutamiseks vajalikule temperatuurile ja rõhule.

Vee puhul vastab see punkt minimaalsele rõhule, mille juures võib vedel vesi olla. Sellest kolmekordsest punktist madalamal rõhul (näiteks vaakumis) ja konstantse rõhu kuumutamisel kasutatakse tahket jääd otse veeaurule ilma vedelikku läbimata; see on protsess, mida nimetatakse sublimatsiooniks.

Sellest minimaalsest rõhust kaugemale (Ptp) jää sulab sulatada vedela vee saamiseks ja alles siis aurustub või keeb auruks.

Paljude ainete puhul on temperatuuri väärtus kolmekordses punktis minimaalne temperatuur, mille juures vedel faas võib eksisteerida, kuid see ei kehti vee puhul. Vee puhul see ei juhtu, sest jää sulamistemperatuur langeb sõltuvalt rõhust, nagu näitab eelmise joonise roheline punktiirjoon..

Kõrgsurve faasides on vees üsna keeruline faasiagramm, kus on näidatud 15 teadaolevat jääfaasi (erinevatel temperatuuridel ja rõhkudel) lisaks kümnele kolmele punktile, mis on visualiseeritud järgmises joonisel:

Võib märkida, et kõrgsurve tingimustes võib jää olla vedelikuga tasakaalus; Diagramm näitab, et sulamispunktid suurenevad rõhuga. Püsivates madalatel temperatuuridel ja suureneval rõhul saab auru vahetult jääks muundada ilma vedelikufaasi läbimata.

Selles diagrammis on esitatud ka erinevad tingimused, mis esinevad planeetidel, kus on uuritud kolmekordset punkti (Maa merepinnal ja Marsi ekvaatoril)..

Diagrammist selgub, et kolmikpunkt varieerub sõltuvalt asukohast atmosfäärirõhu ja temperatuuri tõttu, mitte ainult eksperimenteerija sekkumise tõttu.

Tsükloheksaani kolmekordne punkt

Tsükloheksaan on tsükloalkaan, mille molekulaarne valem on C6H12. Selle aine eripäraks on kolmepunkti tingimused, mida saab kergesti taasesitada, nagu vee puhul, kuna see punkt asub temperatuuril 279,47 K ja rõhul 5 388 kPa..

Nendel tingimustel on täheldatud, et ühend keeb, tahkestub ja sulab minimaalse temperatuuri ja rõhu muutusega.

Benseeni kolmekordne punkt

Juhul kui tsükloheksaan, benseen (orgaaniline ühend keemilise valemiga C)6H6) on laboris kergesti reprodutseeritud kolmepunkti tingimusi.

Selle väärtused on 278,5 K ja 4,83 kPa, seega on ka tavaline katsetada seda komponenti algaja tasandil.

Viited

  1. Wikipedia. (s.f.). Wikipedia. Välja otsitud aadressilt en.wikipedia.org
  2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Välja otsitud britannica.com-st
  3. Power, N. (s.f.). Tuumaenergia. Välja otsitud tuuma-Power.net
  4. Wagner, W., Saul, A. ja Prub, A. (1992). Rõhu rahvusvahelised võrrandid sulamistemperatuuril ja tavalise vee sublimatsioonikõveral. Bochum.
  5. Penoncello, S. G., Jacobsen, R. T. ja Goodwin, A. R. (1995). Tsükloheksaani termodünaamilise omaduse preparaat.