TRIPLE POINT: MGA KATANGIAN, NG TUBIG, CYCLOHEXANE AT BENZENE - PISIKAL - 2025

Ang triple point ay isang term sa larangan ng thermodynamics na tumutukoy sa temperatura at presyon kung saan ang tatlong yugto ng isang sangkap ay umiiral nang sabay-sabay sa isang estado ng thermodynamic equilibrium. Ang puntong ito ay umiiral para sa lahat ng mga sangkap, kahit na ang mga kundisyon kung saan sila nakamit ay magkakaiba-iba sa pagitan ng bawat isa.

Ang isang triple point ay maaari ring kasangkot ng higit sa isang yugto ng parehong uri para sa isang tiyak na sangkap; iyon ay, dalawang magkakaibang solid, likido o gas na mga phase ay sinusunod. Ang Helium, lalo na ang isotope helium-4, ay isang mabuting halimbawa ng isang triple point na kinasasangkutan ng dalawang indibidwal na mga phase ng likido: normal na likido at superfluid.

Mga katangian ng triple point

Ang triple point ng tubig ay ginagamit upang tukuyin ang kelvin, ang base unit ng thermodynamic na temperatura sa pandaigdigang sistema ng mga yunit (SI). Ang halagang ito ay itinakda sa pamamagitan ng kahulugan kaysa sa sinusukat.

Ang mga triple point ng bawat sangkap ay maaaring sundin gamit ang mga diagram ng phase, na kung saan ay naka-plot na mga graph na nagbibigay-daan upang ipakita ang mga naglilimita ng mga kondisyon ng solid, likido, gas na mga phase (at iba pa, sa mga espesyal na kaso) ng isang sangkap habang ito ay nagsasagawa sila ng mga pagbabago sa temperatura, presyon at / o solubility.

Ang isang sangkap ay matatagpuan sa kanyang pagkatunaw na punto kung saan ang solid ay nakakatugon sa likido; maaari rin itong matagpuan sa kumukulo na punto kung saan nakakatugon sa gas ang likido. Gayunpaman, nasa triple point na nakamit ang tatlong yugto. Ang mga diagram na ito ay magkakaiba para sa bawat sangkap, tulad ng makikita sa ibang pagkakataon.

Ang triple point ay maaaring magamit nang epektibo sa pagkakalibrate ng thermometer, na gumagamit ng mga triple point cells.

Ito ang mga halimbawa ng mga sangkap sa mga nakahiwalay na kondisyon (sa loob ng mga "cell" na salamin) na nasa kanilang triple point sa ilalim ng kilalang mga kondisyon ng temperatura at presyon, at sa gayon ay pinadali ang pag-aaral ng katumpakan ng mga sukat ng thermometer.

Ang pag-aaral ng konseptong ito ay ginamit din sa paggalugad ng planeta Mars, kung saan ang isang pagtatangka ay ginawa upang malaman ang antas ng dagat sa panahon ng mga misyon na isinagawa noong 1970s.

Triple point ng tubig

Ang tumpak na mga kondisyon ng presyon at temperatura kung saan ang tubig ay magkakasama sa tatlong yugto nito sa balanse - likidong tubig, yelo at singaw - nagaganap sa temperatura ng eksaktong 273.16 K (0.01 ºC) at isang bahagyang presyon ng singaw ng 611.656 pascals (0.00603659 atm).

Sa puntong ito ang pag-convert ng sangkap sa alinman sa tatlong yugto ay posible na may kaunting mga pagbabago sa temperatura o presyon nito. Kahit na ang kabuuang presyon ng system ay maaaring nasa itaas na kinakailangan para sa triple point, kung ang bahagyang presyon ng singaw ay nasa 611.656 Pa, ang sistema ay maaabot ang triple point sa parehong paraan.

Posible na obserbahan sa nakaraang pigura ang representasyon ng triple point (o triple point, sa Ingles) ng isang sangkap na ang diagram ay katulad ng tubig, ayon sa temperatura at presyon na kinakailangan upang maabot ang halagang ito.

Sa kaso ng tubig, ang puntong ito ay tumutugma sa minimum na presyon kung saan maaaring magkaroon ng likidong tubig. Sa mga panggigipit sa ibaba ng triple point na ito (halimbawa, sa isang vacuum) at kapag ginamit ang pare-pareho na presyon ng pag-init, ang solidong yelo ay magbabalik direkta sa singaw ng tubig nang hindi dumadaan sa likido; Ito ay isang proseso na tinatawag na sublimasyon.

Sa kabila ng pinakamababang presyur na ito (P _tp ), ang yelo ay unang matunaw upang mabuo ang likidong tubig, at doon lamang ito mag-e-evaporate o pakuluan upang maging singaw.

Para sa maraming sangkap ang halaga ng temperatura sa punto ng triple nito ay ang minimum na temperatura kung saan maaaring magkaroon ang likido na yugto, ngunit hindi ito nangyayari sa kaso ng tubig. Para sa tubig hindi ito nangyayari, dahil ang natutunaw na punto ng yelo ay bumababa bilang isang function ng presyon, tulad ng ipinakita ng berdeng tuldok na linya sa nakaraang figure.

Sa mga phase ng mataas na presyon, ang tubig ay may isang medyo kumplikadong diagram ng phase, kung saan labinlimang kilalang mga phase ng yelo ay ipinapakita (sa iba't ibang mga temperatura at presyur), bilang karagdagan sa sampung magkakaibang mga puntos ng triple na nakikita sa sumusunod na pigura:

Mapapansin na, sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na presyon, ang yelo ay maaaring umiiral sa balanse na may likido; ipinapakita ng diagram na tumataas ang mga puntos ng pagkatunaw na may presyon. Sa pare-pareho ang mababang temperatura at pagtaas ng presyon, ang singaw ay maaaring magbago nang direkta sa yelo, nang hindi dumadaan sa likido na yugto.

Ang iba't ibang mga kondisyon na nagaganap sa mga planeta kung saan pinag-aralan ang triple point (Earth sa antas ng dagat at sa equatorial zone ng Mars) ay kinakatawan din sa diagram na ito.

Malinaw na tinukoy ng diagram na ang punto ng triple ay nag-iiba depende sa lokasyon para sa mga kadahilanan ng presyon at temperatura ng atmospheric, at hindi lamang dahil sa interbensyon ng eksperimento.

Cyclohexane triple point

Ang Cyclohexane ay isang cycloalkane na mayroong molekular na pormula ng C ₆ H ₁₂ . Ang sangkap na ito ay may katangi-tangi ng pagkakaroon ng mga kondisyon ng triple point na maaaring madaling kopyahin, tulad ng sa kaso ng tubig, dahil ang puntong ito ay matatagpuan sa isang temperatura na 279.47 K at isang presyon ng 5.388 kPa.

Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang tambalan ay napansin na kumukulo, pinapatibay at natutunaw na may kaunting mga pagbabago sa temperatura at presyon.

Benzene triple point

Sa isang kaso na katulad ng cyclohexane, ang benzene (organikong tambalan na may formula ng kemikal na C ₆ H ₆ ) ay may mga kondisyon ng triple point na madaling mabubu sa isang laboratoryo.

Ang mga halaga nito ay 278.5 K at 4.83 kPa, kaya ang eksperimento sa sangkap na ito sa antas ng nagsisimula ay karaniwan din.

Mga Sanggunian

1. Wikipedia. (sf). Wikipedia. Nakuha mula sa en.wikipedia.org
2. Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Nakuha mula sa britannica.com
3. Kapangyarihan, N. (sf). Kapangyarihang Nuklear. Nakuha mula sa nuclear-power.net
4. Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Mga International Equation para sa Pressure sa kahabaan ng Natunaw at kasama ng Sublimation curve ng Ordinaryong Tubig. Bochum.
5. Penoncello, SG, Jacobsen, RT, & Goodwin, AR (1995). Isang Thermodynamic Formulate Property para sa Cyclohexane.