Što je trostruka točka?

U faznom dijagramu, trostruka točka je mjesto gdje tvar istovremeno postoji kao krutina, tekućina i plin. Na temelju atmosferskog tlaka i temperature, trostruke točke imaju vrlo specifične vrijednosti i postoje u ravnoteži. Iako imaju relativno malo praktične primjene, trostruke točke znanstvenicima govore o ponašanju tvari i koriste se za precizno kalibriranje termometara.

Fazni dijagram se najčešće koristi u termodinamici za označavanje uvjeta potrebnih za prijelaz tvari između njena tri stanja: kruto, tekuće i plinovito. Ovi dijagrami izgledaju slično grafikonu, s temperaturom navedenom duž x-osi i, obično, tlakom navedenim duž y-osi. Za jednokomponentne, ili jednostavne, jednokomponentne tvari, poput vode, linije na dijagramu čine Y oblik. Svaka od tri linije Y označavat će jedno stanje, a mjesto gdje se tri spajaju je trostruka točka.

Tvar može lako postojati u jednom ili čak dva stanja u rasponu temperatura. Na primjer, voda ispod 32°F (0°C;) postoji kao led, krutina. Zagrijte led iznad točke smrzavanja i on se počinje topiti, postojajući i kao krutina i kao tekućina. Suprotno tome, voda iznad 32°F (0°C;) je u tekućem stanju. Zagrijte ga i para se oslobađa, dopuštajući mu da postoji i kao plin i kao tekućina.

Iako se postojanje u jednom ili dva stanja može pojaviti u rasponu temperatura, postojanje u sva tri stanja u isto vrijeme zahtijeva vrlo ograničene uvjete i tako se vidi samo u specifičnim okolnostima. Na primjer, trostruka točka vode javlja se pri temperaturi od 32.018°F (0.01°C) i tlaku od 0.006 atmosfere (atm). Budući da su trostruke točke tako ograničene, obično se vide samo u zatvorenim sustavima.

Trostruka točka vode, međutim, zapravo ima praktičnu primjenu izvan zatvorenog sustava. Njegova trostruka točka omogućuje klizačima klizanje po ledu. Pritisak tjelesne težine klizača na jednu lopaticu njegovih klizaljki podiže temperaturu leda tek toliko, dok vrši dovoljno pritiska da dosegne trostruku točku vode i omogući klizaču da se kreće po površini tekućine dok para također se oslobađa.

Druga praktična primjena trostrukih točaka je u kalibraciji termometara. Koristeći ćeliju koja može sadržavati vodu ili tekući dušik i održavajući konstantnu temperaturu na toj ćeliji tijekom određenog vremenskog razdoblja, znanstvenik može odrediti točno očitanje temperature potrebno za točan termometar. Iako postoji mnogo metoda za kalibraciju termometara, obično se smatra da je kalibracija pomoću trostrukih točaka najtočnija.