Caracteristici triple de puncte ale apei, ciclohexanului și benzenului



triplul punct este un termen în domeniul termodinamicii care se referă la temperatura și presiunea în care există simultan trei faze ale unei substanțe într-o stare de echilibru termodinamic. Acest punct există pentru toate substanțele, deși condițiile în care sunt obținute variază enorm între fiecare.

Un punct triplu poate implica, de asemenea, mai multe faze de același tip pentru o anumită substanță; adică, se observă două faze diferite de solid, lichid sau gaz. Heliu, în special izotopul său de heliu-4, este un bun exemplu al unui punct triplu care implică două faze fluid individuale: lichid normal și superfluid.

index

  • 1 Caracteristicile punctului triplu
  • 2 Triplul punct de apă
  • 3 Punct triplu de ciclohexan
  • 4 Punct triplu de benzen
  • 5 Referințe

Caracteristicile punctului triplu

Punctul triplă al apei este folosit pentru a defini Kelvin, unitatea de bază a temperaturii termodinamice în sistemul internațional de unități (SI). Această valoare este fixată prin definiție în loc de măsurată.

puncte triple ale fiecărei substanțe pot fi observate folosind diagramele de fază, care sunt grafice desenate care permit să demonstreze condițiile limită ale fazelor solide, lichide, gazoase (și altele, în cazuri speciale) ale unei substanțe în timp ce acestea exercită schimbări de temperatură, presiune și / sau solubilitate.

O substanță se găsește la punctul de topire în care solidul întâlnește lichidul; Se găsește de asemenea la punctul de fierbere în care lichidul întâlnește gazul. Cu toate acestea, se află la punctul triple unde se realizează cele trei faze. Aceste diagrame vor fi diferite pentru fiecare substanță, după cum se va vedea ulterior.

Punctul triplu poate fi utilizat eficient în calibrarea termometrelor, utilizând celule cu puncte triple.

Acestea sunt eșantioane de substanțe aflate în condiții izolate (celule din "sticlă" din interiorul sticlei) care se află la punctul lor tripl cu condiții de temperatură și presiune cunoscute, facilitând astfel studierea acurateței măsurătorilor termometrului.

Acesta a fost, de asemenea, folosit pentru a studia acest concept în explorarea planetei Marte, în care a încercat să se întâlnească la nivelul mării în timpul misiunilor desfășurate la începutul anilor 1970.

Triple punct de apă

Condițiile exacte de presiune și temperatură la care apa coexistă în toate cele trei faze în lichid și -apa gheață vapori de echilibru are loc la o temperatură de 273,16 K exact (0.01 ° C) și presiunea parțială a vaporilor de 611,656 pascali (0,00603659 atm).

În acest moment, este posibilă conversia substanței în oricare dintre cele trei faze, cu modificări minime ale temperaturii sau presiunii acesteia. Deși presiunea totală a sistemului ar putea fi localizat deasupra punctului triplu necesar, în cazul în care presiunea parțială a vaporilor este 611.656 Pa, sistemul va în mod similar cu punctul triplu.

Este posibil să se observe în figura precedentă reprezentarea punctului triplu (sau triplul punct, în limba engleză) a unei substanțe a cărei diagramă este similară celei a apei, în funcție de temperatura și presiunea necesare pentru atingerea acestei valori.

În cazul apei, acest punct corespunde presiunii minime la care poate apărea apă lichidă. La presiuni inferioare punctului triplu (de exemplu, în vid) și la încălzirea la presiune constantă este utilizată, devine gheață solidă la vapori de apă ocolind lichid direct; Acesta este un proces numit sublimare.

Dincolo de această presiune minimă (Ptp), gheața se va topi mai întâi pentru a forma apă lichidă și numai atunci se va evapora sau se va fierbe pentru a forma abur.

Pentru multe substanțe, valoarea temperaturii la punctul său triplu este temperatura minimă la care poate exista faza lichidă, dar acest lucru nu se întâmplă în cazul apei. Pentru apă, acest lucru nu se întâmplă, deoarece punctul de topire al gheții scade în funcție de presiune, după cum arată linia verde punctată din figura precedentă.

În fazele de apă la presiune ridicată are o diagramă de fază destul de complexă, în care este cunoscut cincisprezece faze de gheata (la temperaturi și presiuni diferite), plus zece puncte diferite indicii afișate pe figura de mai jos:

Se poate observa că, în condiții de presiune ridicată, gheața poate exista în echilibru cu lichidul; diagrama arată că punctele de topire cresc cu presiune. La temperaturi constante scăzute și presiune în creștere, aburul poate fi transformat direct în gheață, fără a trece prin faza lichidă.

Diferitele condiții care apar pe planetele în care a fost studiat punctul triplu (Pământul la nivelul mării și în zona ecuatorie a lui Marte) sunt reprezentate și în această diagramă.

Diagrama arată clar că punctul triplu variază în funcție de locație din motive de presiune și temperatură atmosferică, și nu numai de intervenția experimenterului.

Triplul punct al ciclohexanului

Ciclohexanul este un cicloalcan care are formula moleculară de C6H12. Această substanță are particularitatea de a avea condiții de punct triplu, care poate fi jucat cu ușurință, la fel ca în cazul apei, deoarece acest punct este la o temperatură de 279.47 K și o presiune de 5.388 kPa.

În aceste condiții, compusul a fost observat să fiarbă, să se solidifice și să se topească cu modificări minore ale temperaturii și presiunii.

Benzen triplul punct

Într-un caz similar cu ciclohexanul, benzenul (compus organic cu formula chimică C6H6) a reprodus cu usurinta conditiile triple de puncte intr-un laborator.

Valorile sale sunt de 278,5 K și de 4,83 kPa, deci este, de asemenea, obișnuit să experimentăm această componentă la nivel începător.

referințe

  1. Wikipedia. (N.d.). Wikipedia. Adus de la en.wikipedia.org
  2. Britannica, E. (1998). Enciclopedia Britannica. Adus de la britannica.com
  3. Power, N. (s.f.). Energia nucleară. Recuperat de la nuclear-power.net
  4. Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Ecuațiile internaționale pentru presiune de-a lungul topirii și de-a lungul curbei de sublimare a apei obișnuite. Bochum.
  5. Penoncello, S.G., Jacobsen, R.T., & Goodwin, A.R. (1995). O formulă de proprietăți termodinamice pentru ciclohexan.