삼중점 : 물, 시클로 헥산 및 벤젠의 특성 - 물리적 인

삼중점은 물질의 세 단계는 열역학적 평형 상태에서 동시에 존재하는 온도 및 압력을 말한다 열역학 분야의 용어이다. 이 점은 모든 물질에 대해 존재하지만 달성되는 조건은 각 물질마다 크게 다릅니다.

삼중점은 또한 특정 물질에 대해 동일한 유형의 여러 상을 포함 할 수 있습니다. 즉, 두 가지 다른 고체, 유체 또는 기체 상이 관찰됩니다. 헬륨, 특히 동위 원소 헬륨 -4는 정상 유체와 초 유체의 두 가지 개별 유체 상을 포함하는 삼중점의 좋은 예입니다.

삼중점 특성

물의 삼중점은 국제 단위계 (SI)에서 열역학적 온도의 기본 단위 인 켈빈을 정의하는 데 사용됩니다. 이 값은 측정되지 않고 정의에 의해 설정됩니다.

각 물질의 삼중점은 물질의 고체, 액체, 기체 상 (특별한 경우 다른 경우)의 제한 조건을 보여줄 수있는 그래프 인 상 다이어그램을 사용하여 관찰 할 수 있습니다. 온도, 압력 및 / 또는 용해도에 변화를줍니다.

물질은 고체가 액체와 만나는 녹는 점에서 찾을 수 있습니다. 액체가 기체와 만나는 비등점에서도 발견 될 수 있습니다. 그러나 세 단계가 달성되는 것은 트리플 포인트입니다. 이 다이어그램은 나중에 볼 수 있듯이 각 물질마다 다릅니다.

삼중점은 온도계 교정에서 효과적으로 사용할 수 있으며 삼중점 셀을 사용합니다.

이들은 알려진 온도 및 압력 조건에서 삼중점에있는 격리 된 조건 (유리 "셀"내부)의 물질 샘플이므로 온도계 측정의 정밀도 연구를 용이하게합니다.

이 개념에 대한 연구는 1970 년대에 수행 된 임무 중 해수면을 알기 위해 시도 된 화성 탐사에도 사용되었습니다.

물이 액체 물, 얼음 및 증기의 세 가지 평형 단계에서 공존하는 정확한 압력 및 온도 조건은 정확히 273.16 K (0.01 ºC)의 온도와 증기의 분압에서 발생합니다. 611.656 파스칼 (0.00603659 atm).

이 시점에서 물질의 온도 나 압력의 변화를 최소화하면서 물질을 세 단계 중 하나로 전환 할 수 있습니다. 시스템의 총 압력이 삼중점에 필요한 압력보다 높을 수 있지만 증기의 분압이 611.656 Pa이면 시스템은 동일한 방식으로 삼중점에 도달합니다.

이 값에 도달하는 데 필요한 온도와 압력에 따라 다이어그램이 물과 유사한 물질의 삼중점 (또는 영어로 삼중점)의 표현을 이전 그림에서 관찰 할 수 있습니다.

물의 경우이 지점은 액체 물이 존재할 수있는 최소 압력에 해당합니다. 이 삼중점 이하의 압력 (예 : 진공 상태)에서 일정한 압력 가열이 사용되면 고체 얼음은 액체를 통과하지 않고 직접 수증기로 전환됩니다. 이것은 승화라고 불리는 과정입니다.

이 최소 압력 (P _tp )을 넘어 _서면 얼음이 먼저 녹아 액체 물을 형성하고 그곳에서만 증발하거나 끓여 증기를 형성합니다.

많은 물질에서 삼중점의 온도 값은 액상이 존재할 수있는 최소 온도이지만 물의 경우에는 발생하지 않습니다. 물의 경우 이것은 이전 그림에서 녹색 점선으로 표시된 것처럼 얼음의 녹는 점이 압력의 함수로 감소하기 때문에 발생하지 않습니다.

고압 단계에서 물은 다음 그림에 시각화 된 10 개의 서로 다른 삼중점 외에도 15 개의 알려진 얼음 단계 (다른 온도 및 압력에서)가 표시되는 상당히 복잡한 위상 다이어그램을 가지고 있습니다.

고압 조건에서 얼음은 액체와 평형 상태로 존재할 수 있습니다. 다이어그램은 녹는 점이 압력에 따라 증가 함을 보여줍니다. 일정한 저온과 증가하는 압력에서 증기는 액체 상태를 거치지 않고 직접 얼음으로 변할 수 있습니다.

삼중점을 연구 한 행성 (해수면의 지구와 화성의 적도 대)에서 발생하는 다양한 조건도이 다이어그램에 표시됩니다.

다이어그램은 실험자의 개입 때문이 아니라 대기압 및 온도의 이유로 위치에 따라 삼중점이 달라짐을 분명히합니다.

시클로 헥산은 분자식이 C ₆ H _{12 인} 시클로 알칸입니다 . 이 물질은 온도 279.47K, 압력 5.388kPa에 위치하기 때문에 물의 경우처럼 쉽게 재현 할 수있는 삼중점 조건을 갖는 특성이 있습니다.

이러한 조건 하에서, 화합물은 온도와 압력의 변화를 최소화하면서 끓고, 응고되고, 녹는 것으로 관찰되었습니다.

시클로 헥산과 유사한 경우 벤젠 (화학식 C ₆ H ₆ 의 유기 화합물 )은 실험실에서 쉽게 재현 할 수있는 삼중점 조건을 가지고 있습니다.

그 값은 278.5K 및 4.83kPa이므로 초보자 수준 에서이 구성 요소를 실험하는 것도 일반적입니다.

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