Značilnosti trostruke točke vode, cikloheksana in benzena



The trojna točka je izraz na področju termodinamike, ki se nanaša na temperaturo in tlak, v katerih so hkrati tri faze snovi v stanju termodinamičnega ravnovesja. Ta točka obstaja za vse snovi, čeprav se pogoji, v katerih se dosežejo, med seboj zelo razlikujejo.

Trojna točka lahko vključuje tudi več kot eno fazo iste vrste za določeno snov; to pomeni, da opazimo dve različni fazi trdne snovi, tekočine ali plina. Helij, zlasti njegov izotop helij-4, je dober primer trojne točke, ki vključuje dve posamezni tekoči fazi: normalno in superfluidno tekočino.

Indeks

  • 1 Značilnosti trojne točke
  • 2 Trojna točka vode
  • 3 Trojna točka cikloheksana
  • 4 Trojna točka benzena
  • 5 Reference

Značilnosti trojne točke

Trojna točka vode se uporablja za določitev Kelvinove osnovne enote termodinamične temperature v mednarodnem sistemu enot (SI). Ta vrednost je po definiciji določena namesto merjena.

Trojne točke vsake snovi je mogoče opazovati z uporabo faznih diagramov, ki so grafični grafikoni, ki omogočajo prikaz omejitvenih pogojev trdne, tekoče, plinske faze (in druge, v posebnih primerih) snovi, spreminjajo temperaturo, tlak in / ali topnost.

Snov lahko najdemo na njenem tališču, kjer trdna snov ustreza tekočini; Najdete ga lahko tudi na vrelišču, kjer se tekočina ujema s plinom. Vendar pa je na trojni točki, kjer so dosežene vse tri faze. Ti diagrami bodo različni za vsako snov, kot bo prikazano pozneje.

Trojna točka se lahko učinkovito uporablja pri umerjanju termometrov, pri čemer se uporabljajo celice s trojno točko.

To so vzorci snovi v izoliranih pogojih (znotraj steklenih "celic"), ki so na svoji trojni točki z znanimi temperaturnimi in tlačnimi pogoji in tako olajšujejo preučevanje točnosti meritev termometrov..

Študija tega koncepta je bila uporabljena tudi pri raziskovanju planeta Mars, v katerem je bilo poskušano poznati raven morja med misijami, ki so bile izvedene v desetletju sedemdesetih let 20. stoletja..

Trojna točka vode

Natančni pogoji tlaka in temperature, pri katerih voda soobstaja v treh fazah v ravnotežju - tekoča voda, led in pare - se pojavijo pri temperaturi točno 273,16 K (0,01 ° C) in parcialnem tlaku pare. 611.656 pascal (0.00603659 atm).

Na tej točki je mogoče pretvoriti snov v katero koli od treh faz z minimalnimi spremembami njene temperature ali tlaka. Čeprav se lahko celotni tlak sistema nahaja nad zahtevanim za trojno točko, če je parni tlak pare 611.656 Pa, bo sistem enakomerno dosegel trojno točko..

Na prejšnji sliki je mogoče opazovati predstavitev trojne točke (ali. \ T trojna točka, v angleščini) snovi, čigar diagram je podoben tistemu za vodo, glede na temperaturo in tlak, ki sta potrebni za doseganje te vrednosti.

Pri vodi ta točka ustreza minimalnemu tlaku, pri katerem lahko obstaja tekoča voda. Pri tlakih, ki so nižji od te trojne točke (na primer v vakuumu) in ko se uporablja konstantno tlačno ogrevanje, se trdni led pretvori neposredno v vodno paro, ne da bi šel skozi tekočino; to je proces, ki se imenuje sublimacija.

Nad tem minimalnim tlakom (Ptp), se bo led najprej topil, da bo tvoril tekočo vodo, in šele nato bo izhlapel ali zavre, da nastane para.

Za mnoge snovi je vrednost temperature na njeni trojni točki najnižja temperatura, pri kateri lahko obstaja tekoča faza, vendar se to ne zgodi v primeru vode. Za vodo se to ne zgodi, ker se tališče ledu zmanjšuje glede na tlak, kar kaže zelena pikčasta črta prejšnje številke.

V visokotlačnih fazah ima voda precej zapleten fazni diagram, v katerem je prikazanih petnajst znanih ledenih faz (pri različnih temperaturah in tlakih), poleg desetih različnih trojnih točk, ki so prikazane na naslednji sliki:

Ugotovimo lahko, da lahko v razmerah visokega tlaka led obstaja v ravnovesju s tekočino; Diagram kaže, da se tališča povečujejo s tlakom. Pri konstantnih nizkih temperaturah in naraščajočem tlaku se para lahko pretvori neposredno v led, ne da bi šla skozi tekočo fazo.

Različni pogoji, ki se pojavljajo v planetih, kjer je bila raziskana trojna točka (Zemlja na morski gladini in v ekvatorialnem delu Marsa), so prav tako predstavljeni v tem diagramu..

Na diagramu je razvidno, da se trojna točka spreminja glede na lokacijo zaradi atmosferskega tlaka in temperature, in ne le z intervencijo eksperimentatorja..

Trojna točka cikloheksana

Cikloheksan je cikloalkan, ki ima molekulsko formulo C6H12. Ta snov ima posebnost, da ima pogoje trojnih točk, ki jih je mogoče enostavno reproducirati, kot v primeru vode, saj se ta točka nahaja pri temperaturi 279,47 K in tlaku 5,388 kPa..

Pod temi pogoji smo ugotovili, da spojina vre, strdi in tali z minimalnimi spremembami temperature in tlaka.

Benzenska trojna točka

V primeru, podobnem cikloheksanu, benzen (organska spojina s kemijsko formulo C6H6) se v laboratoriju zlahka reproducirajo trikratne točke.

Njegove vrednosti so 278,5 K in 4,83 kPa, zato je s to komponento običajno eksperimentirati tudi na začetni stopnji.

Reference

  1. Wikipedija. (s.f.). Wikipedija. Vzpostavljeno iz en.wikipedia.org
  2. Britannica, E. (1998). Enciklopedija Britannica. Vzpostavljeno iz britannica.com
  3. Power, N. (s.f.). Jedrska energija. Vzpostavljeno iz nuclear-power.net
  4. Wagner, W., Saul, A., in Prub, A. (1992). Mednarodne enačbe za tlak vzdolž talitve in vzdolž krivulje sublimacije običajne vode. Bochum.
  5. Penoncello, S.G., Jacobsen, R.T., & Goodwin, A.R. (1995). Formulacija termodinamične lastnosti za cikloheksan.