Wat is het Triple Point?

In een fasediagram is een drievoudig punt de plaats waar een stof tegelijkertijd bestaat als een vaste stof, een vloeistof en een gas. Gebaseerd op atmosferische druk en temperatuur, hebben drievoudige punten zeer specifieke waarden en bestaan ​​in evenwicht. Hoewel ze relatief weinig praktische toepassingen hebben, vertellen drievoudige punten wetenschappers informatie over het gedrag van een stof en worden ze gebruikt om thermometers nauwkeurig te kalibreren.

Een fasediagram wordt meestal in de thermodynamica gebruikt om de voorwaarden aan te geven die nodig zijn voor een overgang van een stof tussen zijn drie toestanden: vast, vloeibaar en gas. Deze diagrammen lijken op een grafiek, met de temperatuur langs de x-as en meestal de druk langs de y-as. Voor unaire of eenvoudige eencomponenten, zoals water, vormen de lijnen in het diagram een ​​Y-vorm. Elk van de drie lijnen van de Y geeft één status aan, en waarbij de drie verbinden het drievoudige punt is.

Een stof kan gemakkelijk bestaan ​​in één staat of zelfs twee bij verschillende temperaturen. Water onder 0 ° C (32 ° F;) bestaat bijvoorbeeld als ijs, een vaste stof. Verwarm het ijs boven het vriespunt en het begint te smelten en bestaat zowel als een vaste stof als een vloeistof. Omgekeerd is water boven 0 ° C (32 ° F) in vloeibare toestand. Verhit het en stoom komt vrij, waardoor het zowel als gas als als vloeistof kan bestaan.

Hoewel het bestaan ​​in één of twee toestanden kan voorkomen bij een bereik van temperaturen, vereist het bestaan ​​in alle drie toestanden tegelijkertijd zeer beperkende omstandigheden en wordt dit dus alleen gezien in specifieke omstandigheden. Het drievoudige punt van water komt bijvoorbeeld voor bij een temperatuur van 32,018 ° F (0,01 ° C) en een druk van 0,006 atmosfeer (atm). Omdat drievoudige punten zo beperkend zijn, worden ze meestal alleen gezien in gesloten systemen.

Het drievoudige punt van water heeft echter een praktische toepassing buiten een gesloten systeem. Het is het drievoudige punt waarmee schaatsers over het ijs kunnen glijden. De druk van het lichaamsgewicht van een skater op het enkele mes van zijn of haar skates verhoogt de temperatuur van het ijs net genoeg, terwijl het net voldoende druk uitoefent, om het drievoudige punt van het water te bereiken en de skater over het oppervlak van de vloeistof te laten bewegen terwijl damp wordt ook vrijgegeven.

Een andere praktische toepassing van drievoudige punten is de kalibratie van thermometers. Met behulp van een cel die water of vloeibare stikstof kan bevatten en een constante temperatuur op die cel gedurende een vaste periode kan handhaven, kan een wetenschapper de exacte temperatuurmeting bepalen die nodig is voor een nauwkeurige thermometer. Hoewel er veel methoden zijn om thermometers te kalibreren, wordt kalibratie met behulp van drievoudige punten meestal als de meest accurate beschouwd.