Τι είναι το Triple Point;

Σε ένα διάγραμμα φάσης, ένα τριπλό σημείο είναι το μέρος όπου μια ουσία υπάρχει ταυτόχρονα ως στερεό, υγρό και αέριο. Με βάση την ατμοσφαιρική πίεση και τη θερμοκρασία, τα τριπλά σημεία έχουν πολύ συγκεκριμένες τιμές και βρίσκονται σε ισορροπία. Αν και έχουν σχετικά λίγες πρακτικές εφαρμογές, τα τριπλά σημεία λένε στους επιστήμονες πληροφορίες για τη συμπεριφορά μιας ουσίας και χρησιμοποιούνται για την ακριβή βαθμονόμηση των θερμομέτρων.

Ένα διάγραμμα φάσης χρησιμοποιείται συχνότερα στη θερμοδυναμική για να δηλώσει τις συνθήκες που είναι απαραίτητες για τη μετάβαση μιας ουσίας μεταξύ των τριών καταστάσεων της: στερεό, υγρό και αέριο. Αυτά τα διαγράμματα φαίνονται παρόμοια με ένα γράφημα, με τη θερμοκρασία να αναφέρεται κατά μήκος του άξονα x και, συνήθως, την πίεση να αναφέρεται κατά μήκος του άξονα y. Για μοναδικές ή απλές ουσίες ενός συστατικού, όπως το νερό, οι γραμμές στο διάγραμμα σχηματίζουν ένα σχήμα Υ. Κάθε μία από τις τρεις γραμμές του Υ θα υποδηλώνει μια κατάσταση και όπου οι τρεις συνδέονται είναι το τριπλό σημείο.

Μια ουσία μπορεί να υπάρχει εύκολα σε μια κατάσταση ή ακόμα και σε δύο σε μια περιοχή θερμοκρασιών. Για παράδειγμα, το νερό κάτω από τους 32°F (0°C;) υπάρχει ως πάγος, ένα στερεό. Ζεστάνετε τον πάγο πάνω από το σημείο πήξης του και αρχίζει να λιώνει, υπάρχοντας τόσο ως στερεό όσο και ως υγρό. Αντίθετα, το νερό πάνω από 32°F (0°C;) βρίσκεται σε υγρή κατάσταση. Ζεσταίνετε το και απελευθερώνεται ατμός, επιτρέποντάς του να υπάρχει και ως αέριο και ως υγρό.

Αν και η ύπαρξη σε μία ή δύο καταστάσεις μπορεί να εμφανιστεί σε ένα εύρος θερμοκρασιών, η ύπαρξη και στις τρεις καταστάσεις ταυτόχρονα απαιτεί πολύ περιοριστικές συνθήκες και έτσι φαίνεται μόνο σε συγκεκριμένες περιπτώσεις. Για παράδειγμα, το τριπλό σημείο του νερού εμφανίζεται σε θερμοκρασία 32.018°F (0.01°C) και πίεση 0.006 ατμόσφαιρα (atm). Δεδομένου ότι τα τριπλά σημεία είναι τόσο περιοριστικά, συνήθως εμφανίζονται μόνο σε κλειστά συστήματα.

Το τριπλό σημείο του νερού, ωστόσο, έχει στην πραγματικότητα πρακτική εφαρμογή εκτός ενός κλειστού συστήματος. Είναι το τριπλό σημείο του που επιτρέπει στους παγοδρομητές να γλιστρήσουν στον πάγο. Η πίεση του σωματικού βάρους ενός σκέιτερ στη μοναδική λεπίδα των πατινιών του/της αυξάνει τη θερμοκρασία του πάγου αρκετά, ενώ ασκεί αρκετή πίεση, ώστε να φτάσει στο τριπλό σημείο του νερού και να επιτρέψει στον σκέιτερ να κινηθεί στην επιφάνεια του υγρού ενώ εξατμίζεται επίσης απελευθερώνεται.

Μια άλλη πρακτική εφαρμογή τριπλών σημείων είναι η βαθμονόμηση των θερμομέτρων. Χρησιμοποιώντας ένα στοιχείο που μπορεί να περιέχει νερό ή υγρό άζωτο και διατηρώντας μια σταθερή θερμοκρασία σε αυτό το στοιχείο για μια καθορισμένη χρονική περίοδο, ένας επιστήμονας μπορεί να προσδιορίσει την ακριβή ένδειξη θερμοκρασίας που απαιτείται για ένα ακριβές θερμόμετρο. Αν και υπάρχουν πολλές μέθοδοι για τη βαθμονόμηση των θερμομέτρων, η βαθμονόμηση με χρήση τριών σημείων θεωρείται συνήθως η πιο ακριβής.