TRIGUBAS TAŠKAS: VANDENS, CIKLOHEKSANO IR BENZENO CHARAKTERISTIKOS - FIZINIS - 2025

Trigubas taškas yra į termodinamikos srityje, kuris reiškia temperatūrai ir slėgiui, kurioje egzistuoti vienu metu nuo termodinaminės pusiausvyros taikomi trys etapai cheminės medžiagos terminas. Šis punktas galioja visoms medžiagoms, nors sąlygos, kuriomis jos pasiekiamos, kiekvienoje iš jų labai skiriasi.

Trigubas taškas taip pat gali apimti daugiau nei vieną tos pačios rūšies fazę konkrečiai medžiagai; tai yra, stebimos dvi skirtingos kietosios, skysčio arba dujų fazės. Helis, ypač jo izotopas helis-4, yra geras trigubo taško, apimančio dvi atskiras skysčio fazes, pavyzdys: normalus skysčio ir super skysčio.

Trigubo taško charakteristikos

Trigubas vandens taškas naudojamas kelvinui - termodinaminės temperatūros baziniam vienetui tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) - apibrėžti. Ši vertė nustatoma pagal apibrėžimą, o ne matuojama.

Trigubus kiekvienos medžiagos taškus galima pastebėti naudojant fazių diagramas, kurios yra brėžinės, leidžiančios parodyti kietosios, skystosios, dujinės fazės (ir ypatingais atvejais) ribines sąlygas, kol ji yra jie keičia temperatūrą, slėgį ir (arba) tirpumą.

Medžiaga gali būti lydymosi taške, kuriame kieta medžiaga susitinka su skysčiu; jį taip pat galima rasti jo virimo taške, kur skystis susitinka su dujomis. Tačiau trys etapai yra pasiekiami triguboje vietoje. Kaip bus matyti vėliau, šios diagramos bus skirtingos kiekvienai medžiagai.

Trigubas taškas gali būti veiksmingai naudojamas kalibruojant termometrą, naudojant trigubo taško ląsteles.

Tai yra medžiagų, esančių izoliuotose sąlygose (stiklo „elementų“ viduje), pavyzdžiai, esantys jų trigubame taške esant žinomoms temperatūros ir slėgio sąlygoms, ir tai palengvina termometro matavimų tikslumo tyrimą.

Šios sąvokos tyrimas taip pat buvo panaudotas tyrinėjant Marso planetą, kurioje aštuntajame dešimtmetyje atliktų misijų metu buvo bandoma sužinoti jūros lygį.

Trigubas vandens taškas

Tikslios slėgio ir temperatūros sąlygos, kuriomis vanduo egzistuoja trijose pusiausvyros fazėse - skystas vanduo, ledas ir garai -, būna tiksliai 273,16 K (0,01 ºC) temperatūroje ir esant daliniam garų slėgiui. 611,656 paskalų (0,00603659 atm).

Šiuo metu medžiagą galima paversti bet kuria iš trijų fazių, esant minimaliems jos temperatūros ar slėgio pokyčiams. Nors bendras sistemos slėgis gali būti didesnis už tą, kuris reikalingas trigubam taškui, jei dalinis garų slėgis yra 611,656 Pa, sistema trigubą tašką pasieks tokiu pačiu būdu.

Ankstesniame paveiksle galima stebėti medžiagos, kurios diagrama panaši į vandens, trigubo taško (arba trigubo taško, angliškai) pavaizdavimą pagal temperatūrą ir slėgį, reikalingą šiai vertei pasiekti.

Vandens atveju šis taškas atitinka minimalų slėgį, kuriame gali egzistuoti skystas vanduo. Esant slėgiui žemiau šio trigubo taško (pavyzdžiui, vakuume) ir kai naudojamas pastovus slėgio kaitinimas, kietas ledas tiesiogiai virsta vandens garais, nepratekdamas per skystį; Tai procesas, vadinamas sublimacija.

Viršijus šį minimalų slėgį (P _tp ), ledas pirmiausia ištirps ir susidarys skystas vanduo, ir tik ten jis išgaruos arba užvirs, kad susidarytų garai.

Daugelio medžiagų temperatūros vertė jos triguboje vietoje yra mažiausia temperatūra, kurioje gali egzistuoti skysčio fazė, tačiau vandens atveju taip nėra. Vandeniui taip neatsitiks, nes ledo lydymosi temperatūra mažėja priklausomai nuo slėgio, kaip parodyta žalioje punktyrinėje linijoje ankstesniame paveiksle.

Aukšto slėgio fazėse vanduo turi gana sudėtingą fazių diagramą, kurioje parodoma penkiolika žinomų ledo fazių (esant skirtingai temperatūrai ir slėgiui), be dešimties skirtingų trigubų taškų, pavaizduotų šiame paveiksle:

Galima pastebėti, kad aukšto slėgio sąlygomis ledas gali egzistuoti pusiausvyroje su skysčiu; diagrama rodo, kad lydymosi taškai didėja slėgiu. Esant pastoviai žemai temperatūrai ir didėjant slėgiui, garai gali virsti ledu, neperėję skystos fazės.

Šioje diagramoje taip pat pavaizduotos skirtingos sąlygos planetose, kuriose buvo tiriamas trigubas taškas (Žemė jūros lygyje ir pusiaujo Marso zonoje).

Diagrama aiškiai parodo, kad trigubas taškas kinta priklausomai nuo vietos dėl atmosferos slėgio ir temperatūros, o ne tik dėl eksperimentuotojo intervencijos.

Cikloheksano trigubas taškas

Cikloheksanas yra cikloalkanas, kurio molekulinė formulė yra C ₆ H ₁₂ . Ši medžiaga pasižymi tuo, kad turi trigubo taško sąlygas, kurias galima lengvai atkurti, kaip kad vandens atveju, nes šis taškas yra 279,47 K temperatūroje ir 5,388 kPa slėgyje.

Šiomis sąlygomis buvo pastebėta, kad junginys verda, kietėja ir tirpsta esant minimaliems temperatūros ir slėgio pokyčiams.

Benzeno trigubas taškas

Panašiu į cikloheksaną atveju benzenas (organinis junginys, kurio cheminė formulė C ₆ H ₆ ) turi trigubo taško sąlygas, lengvai atkuriamas laboratorijoje.

Jo vertės yra 278,5 K ir 4,83 kPa, todėl eksperimentuoti su šiuo komponentu pradedančiajam taip pat yra įprasta.

Nuorodos

1. Vikipedija. (sf). Vikipedija. Gauta iš en.wikipedia.org
2. Britannica, E. (1998). Enciklopedija Britannica. Gauta iš britannica.com
3. Galia, N. (sf). Atominė energija. Gauta iš „atominės energijos“ internetinės svetainės
4. Wagner, W., Saul, A., ir Prub, A. (1992). Tarptautinės slėgio lygtys įprastinio vandens lydymosi ir palei sublimacijos kreivę. Bochumas.
5. Penoncello, SG, Jacobsen, RT, & Goodwin, AR (1995). Termodinaminė cikloheksano savybių formulė.