The titik tigaan adalah istilah dalam bidang termodinamik yang merujuk kepada suhu dan tekanan di mana tiga fasa bahan yang wujud serentak dalam keadaan keseimbangan termodinamik. Titik ini ada untuk semua bahan, walaupun keadaan di mana ia tercapai sangat berbeza antara masing-masing.
Titik tiga juga boleh melibatkan lebih daripada satu fasa jenis yang sama untuk bahan tertentu; iaitu, dua fasa pepejal, bendalir atau gas yang berbeza diperhatikan. Helium, khususnya isotop helium-4nya, adalah contoh baik titik tiga yang melibatkan dua fasa bendalir individu: cecair normal dan superfluid.
Ciri-ciri titik tiga
Titik tiga air digunakan untuk menentukan kelvin, unit asas suhu termodinamik dalam sistem unit antarabangsa (SI). Nilai ini ditetapkan mengikut definisi dan bukannya diukur.
Titik tiga setiap bahan dapat diperhatikan dengan penggunaan gambarajah fasa, yang merupakan grafik yang dilukis yang memungkinkan untuk menunjukkan keadaan terhad fasa pepejal, cair, gas (dan lain-lain, dalam kes khas) suatu bahan semasa mereka melakukan perubahan suhu, tekanan dan / atau kelarutan.
Bahan boleh didapati pada titik lebur di mana pepejal itu memenuhi cecair; ia juga dapat ditemui pada titik didihnya di mana cecair bertemu gas. Walau bagaimanapun, pada tiga tahap ketiga fasa tersebut tercapai. Gambar rajah ini akan berbeza untuk setiap bahan, seperti yang akan dilihat kemudian.
Titik tiga dapat digunakan secara berkesan dalam penentukuran termometer, menggunakan sel titik tiga.
Ini adalah sampel bahan dalam keadaan terpencil (di dalam "sel" kaca) yang terdapat pada titik tiga dengan keadaan suhu dan tekanan yang diketahui, dan dengan demikian memudahkan kajian ketepatan pengukuran termometer.
Kajian konsep ini juga telah digunakan dalam penjelajahan planet Marikh, di mana percubaan dilakukan untuk mengetahui permukaan laut semasa misi yang dilakukan pada tahun 1970-an.
Titik tiga kali ganda air
Keadaan tepat tekanan dan suhu di mana air wujud dalam tiga fasa keseimbangannya - air cair, ais dan wap - berlaku pada suhu tepat 273,16 K (0,01 ºC) dan tekanan separa wap 611.656 pascals (0.00603659 atm).
Pada tahap ini penukaran zat menjadi salah satu daripada tiga fasa adalah mungkin dengan perubahan minimum pada suhu atau tekanannya. Walaupun tekanan total sistem mungkin melebihi yang diperlukan untuk titik tiga, jika tekanan separa wap berada pada 611.656 Pa, sistem akan mencapai titik tiga dengan cara yang sama.
Adalah mungkin untuk melihat pada gambaran sebelumnya gambaran titik tiga (atau titik tiga, dalam bahasa Inggeris) bahan yang rajahnya serupa dengan air, mengikut suhu dan tekanan yang diperlukan untuk mencapai nilai ini.
Dalam keadaan air, titik ini sesuai dengan tekanan minimum di mana air cair dapat wujud. Pada tekanan di bawah titik tiga ini (contohnya, dalam keadaan vakum) dan apabila pemanasan tekanan berterusan digunakan, ais pepejal akan bertukar terus menjadi wap air tanpa melalui cecair; Ini adalah proses yang disebut pemejalwapan.
Di luar tekanan minimum ini (P tp ), ais akan mula-mula mencair untuk membentuk air cair, dan hanya di sana ia akan menguap atau mendidih untuk membentuk wap.
Bagi banyak bahan, nilai suhu pada titik tiga adalah suhu minimum di mana fasa cair dapat wujud, tetapi ini tidak berlaku dalam keadaan air. Untuk air ini tidak berlaku, kerana titik lebur ais menurun sebagai fungsi tekanan, seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus hijau pada gambar sebelumnya.
Dalam fasa tekanan tinggi, air mempunyai gambarajah fasa yang cukup kompleks, di mana lima belas fasa ais yang diketahui ditunjukkan (pada suhu dan tekanan yang berbeza), selain sepuluh titik tiga yang berbeza yang dapat dilihat dalam gambar berikut:
Dapat diperhatikan bahawa, dalam keadaan tekanan tinggi, ais boleh wujud dalam keseimbangan dengan cecair; rajah menunjukkan bahawa titik lebur meningkat dengan tekanan. Pada suhu rendah yang berterusan dan peningkatan tekanan, wap dapat berubah terus menjadi ais, tanpa melalui fasa cair.
Keadaan berbeza yang berlaku di planet-planet di mana titik tiga telah dipelajari (Bumi di permukaan laut dan di zon khatulistiwa Marikh) juga ditunjukkan dalam rajah ini.
Rajah menunjukkan dengan jelas bahawa titik tiga berbeza bergantung pada lokasi kerana tekanan dan suhu atmosfera, dan bukan hanya kerana campur tangan eksperimen.
Titik tiga sikloheksana
Cyclohexane adalah sikloalkana yang mempunyai formula molekul C 6 H 12 . Bahan ini mempunyai keanehan mempunyai keadaan titik tiga yang dapat ditiru dengan mudah, seperti halnya air, kerana titik ini terletak pada suhu 279.47 K dan tekanan 5.388 kPa.
Dalam keadaan ini, sebatian tersebut telah diperhatikan mendidih, memadatkan dan mencair dengan sedikit perubahan suhu dan tekanan.
Titik tiga benzena
Dalam kes yang serupa dengan sikloheksana, benzena (sebatian organik dengan formula kimia C 6 H 6 ) mempunyai keadaan titik tiga yang mudah dihasilkan semula di makmal.
Nilainya adalah 278.5 K dan 4.83 kPa, jadi percubaan dengan komponen ini pada peringkat pemula juga biasa.
Rujukan
- Wikipedia. (sf). Wikipedia. Diperolehi dari en.wikipedia.org
- Britannica, E. (1998). Ensiklopedia Britannica. Diperolehi dari britannica.com
- Kuasa, N. (sf). Kuasa nuklear. Diperolehi dari nuclear-power.net
- Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Persamaan Antarabangsa untuk Tekanan di sepanjang lebur dan sepanjang Keluk Sublimasi Air Biasa. Bochum.
- Penoncello, SG, Jacobsen, RT, & Goodwin, AR (1995). Formulasi Harta Termodinamik untuk Cyclohexane.