Qual è il punto triplo?
In un diagramma di fase, un punto triplo è il luogo in cui una sostanza esiste contemporaneamente come solido, liquido e gas. In base alla pressione atmosferica e alla temperatura, i punti tripli hanno valori molto specifici ed esistono in equilibrio. Sebbene abbiano relativamente poche applicazioni pratiche, i punti tripli forniscono agli scienziati informazioni sul comportamento di una sostanza e vengono utilizzati per calibrare con precisione i termometri.
Un diagramma di fase viene spesso utilizzato in termodinamica per indicare le condizioni necessarie per una transizione di una sostanza tra i suoi tre stati: solido, liquido e gas. Questi diagrammi sembrano simili a un grafico, con la temperatura elencata lungo l'asse x e, di solito, la pressione elencata lungo l'asse y. Per sostanze unarie o semplici, monocomponenti, come l'acqua, le linee sul diagramma formano una forma a Y. Ognuna delle tre linee di Y indicherà uno stato e dove le tre connessioni è il punto triplo.
Una sostanza può esistere facilmente in uno stato o addirittura due a un intervallo di temperature. Ad esempio, l'acqua sotto i 32 ° F (0 ° C;) esiste come ghiaccio, un solido. Riscalda il ghiaccio sopra il suo punto di congelamento e inizia a sciogliersi, esistendo sia come solido sia come liquido. Al contrario, l'acqua al di sopra di 0 ° C; è allo stato liquido. Riscaldalo e il vapore viene rilasciato, consentendogli di esistere sia come gas che come liquido.
Sebbene esistano in uno o due stati in un intervallo di temperature, esistere contemporaneamente in tutti e tre gli stati richiede condizioni molto limitanti e quindi si vede solo in circostanze specifiche. Ad esempio, il punto triplo dell'acqua si verifica ad una temperatura di 0,01 ° C (32,018 ° F) e ad una pressione di 0,006 atmosfera (atm). Poiché i punti tripli sono così limitati, di solito sono visti solo in sistemi chiusi.
Il punto triplo dell'acqua, tuttavia, ha in realtà un'applicazione pratica al di fuori di un sistema chiuso. È il suo punto triplo che consente ai pattinatori su ghiaccio di scivolare sul ghiaccio. La pressione del peso corporeo di un pattinatore sulla singola lama dei suoi pattini aumenta la temperatura del ghiaccio quanto basta, esercitando appena la pressione sufficiente, per raggiungere il punto triplo dell'acqua e consentire al pattinatore di muoversi attraverso la superficie del liquido mentre il vapore viene anche rilasciato.
Un'altra applicazione pratica dei punti tripli è la calibrazione dei termometri. Utilizzando una cella che può contenere acqua o azoto liquido e mantenere una temperatura costante su quella cella per un periodo di tempo fisso, uno scienziato può determinare la lettura esatta della temperatura necessaria per un termometro accurato. Sebbene esistano molti metodi per calibrare i termometri, la calibrazione con punti tripli è generalmente ritenuta la più accurata.