Puntu hirukoitz
Termodinamikan, substantzia baten puntu hirukoitz bat substantzia horren hiru fase (solido, likido eta gas egoerakoak adibidez) oreka termodinamikoan batera agertzen diren tenperaturari eta presioari dagokien puntua da[1]; fase-diagrama batean sublimazio-, fusio- eta lurruntze-kurbak elkartzen diren puntuari dagozkion tenperaturak eta presioak xedatutakoa.
Adibidez, merkurioaren puntu hirukoitza 234,3156 K-eko tenperaturan (−38,8344 °C; −37,9019 °F) eta 0,165 mPa-eko presioan (1,63×10−9 atm) dago kokatuta; eta urarena 273,16 K-eko tenperaturan (0,01 °C; 32,018 °F) eta 611,657 Pa-eko presioan (0,00603659 atm).
Polimorfoak diren substantziek solido-fase bat baino gehiago dute eta, solido-, likido- eta gas-faseetarako puntu hirukoitzaz gain, beste puntu hirukoitz batzuk izan ditzakete. Helio-4a ezohikoa da, adibidez, sublimazio/jalkitze kurbarik gabe, bere solido-fasea eta gas-fasea elkartzen diren puntu hirukoitzik ez daukalako. Horren ordez, lurrun-likido-superfluido puntu bat, solido-likido-superfluido puntu bat, solido-solido-likido puntu bat eta solido-solido-superfluido puntu bat ditu. Horietako bat ere nahastu behar ez dela puntu hirukoitzik ez den Lambda puntu-arekin.
Uraren puntu hirukoitza Nazioarteko Unitate Sisteman (SIean) tenperatura termodinamikoaren oinarrizko unitatea den Kelvina (K)[2] definitzeko erabili zen. Uraren puntu hirukoitza hasieran ez zen neurketa bidez finkatu, definizioz baino; baina hori 2019ko SIaren oinarrizko unitateen definizio berriekin aldatu zen. Gaur egun substantzia batzuen puntu hirukoitzak 1990ko nazioarteko tenperatura eskalaren (ITS-90) puntuak definitzeko erabiltzen dira; hidrogenoaren puntu hirukoitzetik (13,8033 K (−259,3467 °C) eta 7,04 kPa (0,0695 atm)) hasita eta uraren puntu hirukoitzeraino (273,16 K (0,01 °C) eta 611,657 Pa (0.00603659 atm)).
"Puntu hirukoitza" terminoa James Thomson-ek sortu zuen, Lord Kelvin-en anaia.[3]
Uraren puntu hirukoitzak
[aldatu | aldatu iturburu kodea]Gas-likido-solido puntu hirukoitza
[aldatu | aldatu iturburu kodea]
Ur likidoa, izotz solidoa eta ur lurruna elkarrekin oreka egonkorrean egon daitezkeen lurrun-presio partzialaren eta tenperaturaren konbinazio bakarra 273,16 ± 0,0001 K-eko[4] eta 661,657 Pa-ekoa (6,11657 mbar; 0.00603659 atm) da.[5][6] Egoera horretan, substantzia guztia izotz, ur edo lurrun bihurtu ahal da presio eta tenperatura aldaketa txikiak eginez. Nahiz eta sistema baten presio osoa uraren puntu hirukoitzarena baino askoz handiagoa izan, ur-lurrunaren presio partziala 611,657 Pa bada, sistema uraren puntu hirukoitzera eraman daiteke. Hala ere, zorrotz berba eginez gero, horretarako, esandakoaz gain fase ezberdinak bereizten dituzten gainazalak guztiz lauak izan behar dira; gainazal-tentsioaren ondorioak saihestreko.
Puntu hirukoitzaren presioa baino txikiagoak diren presiotan ezin da egon ur likidorik. Puntu hirukoitzarena baino presio txikiagotan (kanpo-espazioan bezala), izotz solidoa presio konstantean berotzen denean zuzenean bihurtzen da ur-lurruna, Sublimazioa deritzon prozesu batean. Puntu hirukoitzarena baina presio handiagotan izotz solidoa presio konstantean berotzen denean lehenik urtzen da, ur likido bilakatuz, eta gero, tenperatura handiagotan, lurruntzen da ur-lurrun bilakatuz.
Substantzia gehienetan gas-likido-solido puntu hirukoitzaren tenperatura, likidoa egon daitekeen tenperatura minimoa ere bada. Urarekin, ordea, ez da horrela, presio batzuetan (kPa batzuk ingurutik 632,4 MPa-eraino) izotz arruntaren urtze-tenperatura puntu hirukoitzarena baino txikiagoa delako, atzeko fase-diagraman ikusten den bezala. Puntu hirukoitzaren tenperatura baino apur bat txikiagoak diren tenperaturetan, tenperatura konstanteko konpresioekin ur-lurruna ur-izotz bilakatzen da lehenengo eta gero ur likido, presioa oraindino gehiago igoz gero berriro izotz bilakatzeko.
Uraren puntu hirukoitzeko presioa Mariner 9-ren Marterako misioan itsas maila definitzeko erreferentzia-puntu legez erabili zen. Misio berriagoek presioaren ordez laser bidezko altimetria eta grabitatearen bidezko neurketak erabili dituzte Marteko kotak zehazteko. [7]
Uraren presio handiko faseak
[aldatu | aldatu iturburu kodea]Presio handietan, urak fase-diagrama konplexua du, ezagutzen diren 15 baino gehiago izotz-fase eta hainbat puntu hirukoitzekin, erakusten den fase-diagraman euren koordenatuak dituzten 10ak barne. Adibidez, 251,165 K (−21,985 °C) eta 210 MPa (2070 atm) puntu hirukoitza Ih izotza (izotz arrunta), III izotza eta ur likidoaren arteko orekari dagokiona da. Hiru fase solidoren arteko orekei dagozkien puntu hirukoitzak ere badaude, adibidez II izotza, V izotza eta VI izotzarena, 218 K (−55,15 °C) eta 620 MPa (6120 atm).
Atzerago agertzen den uraren fase-diagramak, beste gauza batzuez gain, hurrengoa ere erakusten du:
- presioa 209,9 MPa-ekoa baino handiagoa bada likidoarekin orekan egon daitezkeen presio handiko izotz-formen urtze-puntuen tenperatura presioarekin batera igotzen da.
- Tenperatura 273,16 K (0,01 °C) baino altuagoa denean ur-lurrunaren gaineko presioa handitzeak ur likidoa sortzen du lehenik eta gero presio handiko izotz forma bat.
- Tenperatura 251,165 eta 273,16 K arteko tartean badago, I izotza sortzen da lehenik, gero, 209,9 eta 1 MPa-eko presioen artean, ur likidoa, geroago III izotza edo V izotza eta geroago presio handiko beste izotz forma trinkoagoak.
Presio-ardatza logaritmikoa da.
Fase hauen deskribapen zehatzak lortzeko, ikus Izotza.
| Faseak oreka egonkorrean | Presioa | Tenperatura |
|---|---|---|
| ur likidoa, Ih izotza eta ur-lurruna | 611,657 Pa[8] | 273,16 K (0,01 °C) |
| ur likidoa, Ih izotza eta III izotza | 209,9 MPa | 251,165 K (−21,985 °C) |
| ur likidoa, III izotza eta V izotza | 350,1 MPa | 256,164 K (−16,986 °C) |
| ur likidoa, V izotza eta VI izotza | 632,4 MPa | 272,99 K (-0,16°C) |
| Ih izotza, II Izotza eta III izotza | 212,9 MPa | 238,5 K (-34,65 °C) |
| II izotza, III izotza eta V izotza | 344,3 MPa | 248,85 K (-24,3 °C) |
| II izotza, V izotza eta VI izotza | 620 MPa | 218 K (-55,15 °C) |
Punto hirukoitzeko gelaxkak
[aldatu | aldatu iturburu kodea]Puntu hirukoitzeko gelazkak termometroen kalibrazioan erabiltzen diren elementuak dira. Zehaztasunez lan egiteko, puntu hirukoitzeko gelaxkak normalean hidrogenoa, argona, merkurioa edo ura bezalako substantzia kimiko oso puru batez betetzen dira (kalibratu nahi den tenperaturaren arabera). Substantzia horien purutasuna haietan gai kutsatzaileen kantitatea milioirena baino handiagoa ez izaterainokoa izan daiteke, batzuetan "sei bederatziko" izenaz deitua, substantziak %99,9999 puruak izateagatik. Konposizio isotopiko espezifikoak erabiltzen dira (urarentzat, VSMOW konposizioa), konposizio isotopikoen aldaketek puntu hirukoitzean aldaketak eragiten dituztelako. Puntu hirukoitzeko gelaxkak oso eraginkorrak dira tenperatura oso zehatzak eta errepikagarriak lortzeko, eta ITS90 izeneko termometroak kalibratzeko nazioarteko estandarra hidrogeno, neon, oxigeno, argon, merkurio eta ur-aren puntu hirukoitzeko gelaxketan oinarritzen da bere definitutako tenperatura-puntuetatik sei zehazteko.
Punto hirukoitzen taula
[aldatu | aldatu iturburu kodea]Taula honek hainbat substantzien gas-likido-solido puntu hirukoitzak zerrendatzen ditu. Besterik adierazi ezean, datuak AEBen National Institute of Standards and Technology-tik (NIST) hartu dira. [9]
| Substantzia | T [K] (°C) | p [kPa]* (atm) |
|---|---|---|
| Azetilenoa | 192.4 K (−80.7 °C) | 120 kPa (1.2 atm) |
| Amoniakoa | 195.40 K (−77.75 °C) | 6.060 kPa (0.05981 atm) |
| Argona | 83.8058 K (−189.3442 °C) | 68.9 kPa (0.680 atm) |
| Artsenikoa | 1,090 K (820 °C) | 3,628 kPa (35.81 atm) |
| Butanoa[10] | 134.6 K (−138.6 °C) | 7×10−4 kPa (6.9×10−6 atm) |
| Karbonoa (grafitoa) | 4,765 K (4,492 °C) | 10,132 kPa (100.00 atm) |
| Karbono dioxidoa | 216.55 K (−56.60 °C) | 517 kPa (5.10 atm) |
| Karbono monoxidoa | 68.10 K (−205.05 °C) | 15.37 kPa (0.1517 atm) |
| Kloroformoa | 175.43 K (−97.72 °C) | 0.870 kPa (0.00859 atm) |
| Deuterioa | 18.63 K (−254.52 °C) | 17.1 kPa (0.169 atm) |
| Etanoa | 89.89 K (−183.26 °C) | 1.1×10−3 kPa (1.1×10−5 atm) |
| Etanola[11] | 150 K (−123 °C) | 4.3×10−7 kPa (4.2×10−9 atm) |
| Etilenoa | 104.0 K (−169.2 °C) | 0.12 kPa (0.0012 atm) |
| Azido formikoa[12] | 281.40 K (8.25 °C) | 2.2 kPa (0.022 atm) |
| Helio-4a (lurrun-He-I-He-II)[13] | 2.1768 K (−270.9732 °C) | 5.048 kPa (0.04982 atm) |
| Helio-4 (hcp−bcc−He-II)[14] | 1.463 K (−271.687 °C) | 26.036 kPa (0.25696 atm) |
| Helio-4 (bcc−He-I−He-II)[14] | 1.762 K (−271.388 °C) | 29.725 kPa (0.29336 atm) |
| Helio-4 (hcp−bcc−He-I)[14] | 1.772 K (−271.378 °C) | 30.016 kPa (0.29623 atm) |
| Hexafluoroetanoa[15] | 173.08 K (−100.07 °C) | 26.60 kPa (0.2625 atm) |
| Hidrogenoa | 13.8033 K (−259.3467 °C) | 7.04 kPa (0.0695 atm) |
| Hidrogeno-1a (Protiuma)a[16] | 13.96 K (−259.19 °C) | 7.18 kPa (0.0709 atm) |
| Hidrogeno kloruroa | 158.96 K (−114.19 °C) | 13.9 kPa (0.137 atm) |
| Iodoa[17] | 386.65 K (113.50 °C) | 12.07 kPa (0.1191 atm)+ |
| Isobutanoa | 113.55 K (−159.60 °C) | 1.9481×10−5 kPa (1.9226×10−7 atm) |
| Kriptona | 115.76 K (−157.39 °C) | 74.12 kPa (0.7315 atm) |
| Merkurioa | 234.3156 K (−38.8344 °C) | 1.65×10−7 kPa (1.63×10−9 atm) |
| Metanoa | 90.68 K (−182.47 °C) | 11.7 kPa (0.115 atm) |
| Neona | 24.5561 K (−248.5939 °C) | 43.332 kPa (0.42765 atm) |
| Oxido nitrikoa | 109.50 K (−163.65 °C) | 21.92 kPa (0.2163 atm) |
| Nitrogenoa | 63.18 K (−209.97 °C) | 12.6 kPa (0.124 atm) |
| Oxido nitrosoa | 182.34 K (−90.81 °C) | 87.85 kPa (0.8670 atm) |
| Oxigenoa | 54.3584 K (−218.7916 °C) | 0.14625 kPa (0.0014434 atm) |
| Paladioa | 1,825 K (1,552 °C) | 3.5×10−3 kPa (3.5×10−5 atm) |
| Platinoa | 2,045 K (1,772 °C) | 2×10−4 kPa (2.0×10−6 atm) |
| Radona | 202 K (−71 °C) | 70 kPa (0.69 atm) |
| (mono)Silanoa[18] | 88.48 K (−184.67 °C) | 0.019644 kPa (0.00019387 atm) |
| Sufre dioxidoa | 197.69 K (−75.46 °C) | 1.67 kPa (0.0165 atm) |
| Titanioa | 1,941 K (1,668 °C) | 5.3×10−3 kPa (5.2×10−5 atm) |
| Uranio hexafluoruroa | 337.17 K (64.02 °C) | 151.7 kPa (1.497 atm) |
| Ura[5][6] | 273.16 K (0.01 °C) | 0.611657 kPa (0.00603659 atm) |
| Xenona | 161.3 K (−111.8 °C) | 81.5 kPa (0.804 atm) |
| Zinka | 692.65 K (419.50 °C) | 0.065 kPa (0.00064 atm) |
oharrak:
- Taulan agertzen diren zenbakietan puntuak eta komak trukatuta daude, ingelesez bezala.
- Konparaziorako, ikurrak horrela erabiliz, presio atmosferiko tipikoa (1 atm) 101.325 kPa-ekoa da.
- SIko unitateen definizio berriaren aurretik, uraren puntu hirukoitzaren tenperatura zehatza zen, 273.16 K.
Ikus, gainera
[aldatu | aldatu iturburu kodea]Erreferentziak
[aldatu | aldatu iturburu kodea]- ↑ Triple Point Compendium of Chemical Terminology. IUPAC..
- ↑ Kelvin-aren definizioa ingelesez BIPM-ean.
- ↑ James Thomson (1873) "A quantitative investigation of certain relations between the gaseous, the liquid, and the solid states of water-substance", Proceedings of the Royal Society, 22: 27–36. 28. orrialdeko oin-ohar batetik: " … the three curves would meet or cross each other in one point, which I have called the triple point".
- ↑ SI Brochure: The International System of Units (SI) – 9th edition. BIPM 2022ko otsailaren 21a.
- ↑ a b International Equations for the Pressure along the Melting and along the Sublimation Curve of Ordinary Water Substance. W. Wagner, A. Saul and A. Pruss (1994), J. Phys. Chem. Ref. Data, 23, 515.
- ↑ a b Royal Meteorological Society-ren Hiruhileko Aldizkaria (608): 1539–1565. doi:. Bibcode: 2005QJRMS.131.1539M..
- ↑ Carr, Michael H.. (2007). The Surface of Mars. Cambridge University Press, 5 or. ISBN 978-0-521-87201-0..
- ↑ Murphy, D.M.. (2005). «Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications» Royal Meteorological Society-ren Hiruhileko Aldizkaria (608): 1539–1565. doi:. Bibcode: 2005QJRMS.131.1539M..
- ↑ Cengel, Yunus A.; Turner, Robert H.. (2004). Fundamentals of thermal-fluid sciences. McGraw-Hill ISBN 0-07-297675-6..
- ↑ Ikus Butanoa (datuen orria)
- ↑ Ikus Etanola (datuen orria)
- ↑ Ikus Azido formikoa (datuen orria)
- ↑ Donnelly, Russell J.; Barenghi, Carlo F.. (1998). «The Observed Properties of Liquid Helium at the Saturated Vapor Pressure» en:Journal of Physical and Chemical Reference Data (6): 1217–1274. doi:. Bibcode: 1998JPCRD..27.1217D..
- ↑ a b c Hoffer, J. K; Gardner, W. A.; Ur-zelaia, C. G.; Phillips, N. E.. (1976ko apirila). «Thermodynamic properties of 4He. II. The bcc phase and the P-T and VT phase diagrams below 2 K» en:Journal of Low Temperature Physics (1): 63–102. doi:. Bibcode: 1976JLTP...23...63H..
- ↑ Ikus Hexafluoroetanoa (datuen orria)
- ↑ Protium | isotopoa | Britannica. .
- ↑ Walas, S. M.. (1990). Chemical Process Equipment – Selection and Design. Elsevier ISBN 0-7506-7510-1..
- ↑ Silane-Gas Encyclopedia. Air Liquide.
Kanpoko estekak
[aldatu | aldatu iturburu kodea]| Autoritate kontrola |
|
|---|
Datuak: Q106410
Multimedia: Triple point / Q106410