Тројну тачку неке супстанце одређују температура и притисак на којој се она налази у термодинамичкој равнотежи сва три агрегатна стања (гас, течност, и чврсто стање). На пример, тројна тачка живе је на -38.8344 °C, и при притиску од 0.2 -{mPa}-. Тројна тачка воде је при притиску од 611,657 ± 0,010 -{Pa}- и на 0,01 °C. Јединица Међународног система јединица келвин се дефинише преко тројне тачке воде. Тројна тачка воде се реализује у специјалним стакленим судовима спољашњег пречника од 4 до 7 цм који имају аксијално постављену шупљину отворену одозго за смештај термометра.

Поред тројне тачке за чврсту, течну и гасовиту фазу, трострука тачка може укључивати више од једне чврсте фазе, за супстанце са више полиморфа. Хелијум-4 је посебан случај који представља троструку тачку која укључује две различите течне фазе (ламбда тачка).

Тројна тачка воде је коришћена за дефинисање келвина, основне јединице термодинамичке температуре у Међународном систему јединица (СИ).Definition of the kelvin at BIPM. Вредност тројне тачке воде је била фиксна по дефиницији, а не мерена, али то се променило са редефинисањем основних јединица СИ 2019. Тројне тачке неколико супстанци се користе за дефинисање тачака на међународној температурној скали ITS-90, у распону од тројне тачке водоника (13,8033 -{K}-) до тројне тачке воде (273,16 -{K}-, 0,01 °C или 32,018 °F) .

Термин „трострука тачка“ сковао је 1873. Џејмс Томсон, брат Лорда Келвина.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. From a footnote on page 28: " … the three curves would meet or cross each other in one point, which I have called the triple point".

Тројна тачка воде

Тројна тачка гас–течност–чврсто

Јединствена комбинација притиска и температуре на којој течна вода, чврсти лед и водена пара могу коегзистирати у стабилној равнотежи јавља се на тачно и парцијалном притиску паре од .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. У том тренутку, могуће је променити сву супстанцу у лед, воду или пару тако што ће направити произвољно мале промене притиска и температуре. Чак и ако је укупан притисак система знатно изнад тројне тачке воде, под условом да је парцијални притисак водене паре 611,657 паскала, онда се систем и даље може довести до троструке тачке воде. Строго говорећи, површине које раздвајају различите фазе такође треба да буду савршено равне, да негирају ефекте површинског напона.

Тројна тачка гас-течност-чврсто стање воде одговара минималном притиску при којем може постојати вода у течном стању. При притисцима испод троструке тачке (као у свемиру), чврсти лед када се загреје на константном притиску претвара се директно у водену пару у процесу познатом као сублимација. Изнад троструке тачке, чврсти лед када се загрева на константном притиску прво се топи да би се формирала течна вода, а затим испарава или кључа да би се формирала пара на вишој температури.

За већину супстанци трострука тачка гас–течност–чврста материја је такође минимална температура на којој течност може да постоји. За воду, међутим, то није тачно јер се тачка топљења обичног леда смањује као функција притиска, као што је приказано испрекиданом зеленом линијом на фазном дијаграму. На температурама мало испод троструке тачке, компресија на константној температури претвара водену пару прво у чврсту материју, а затим у течност (водени лед има мању густину од течне воде, тако да повећање притиска доводи до утечњавања).

Притисак тројне тачке воде коришћен је током мисије Маринер 9 на Марс као референтна тачка за дефинисање „нивоа мора“. Новије мисије користе ласерску алтиметрију и мерења гравитације уместо притиска за дефинисање надморске висине на Марсу. thumb|Вода која кључа на 0 °C помоћу вакуум пумпе.

Фазе високог притиска

При високим притисцима вода има сложен фазни дијаграм са 15 познатих фаза леда и неколико тројних тачака, укључујући 10 чије су координате приказане на дијаграму. На пример, трострука тачка на 251 -{K}- (−22 °C) и 210 -{MPa}- (2070 -{atm}-) одговара условима коегзистенције леда -{Ih}- (обични лед), леда -{III}- и течне воде, све у равнотежи. Такође постоје тројне тачке за коегзистенцију три чврсте фазе, на пример лед II, лед -{V}- и лед -{VI}- на 218 -{K}- (−55 °C) и 620 -{MPa}- (6120 -{atm}-).

За оне облике леда под високим притиском који могу постојати у равнотежи са течношћу, дијаграм показује да се тачке топљења повећавају са притиском. На температурама изнад 273 -{K}- (0 °C), повећање притиска на воденој пари резултира прво течном водом, а затим видом обликом под високим притиском. У опсегу , прво се формира лед -{I}-, затим течна вода, а затим лед -{III}- или лед -{V}-, а затим други још гушћи високо-притисни облици.

thumb|upright=3.3|center|Фазни дијаграм воде укључујући висок притисак формира лед -{II}-, лед -{III}-, итд. Оса притиска је логаритамска. За детаљне описе ових фаза погледајте чланак лед.

+ Различите тројне тачке воде Фазе у стабилној равнотежи Притисак Температура течна вода, лед -{Ih}-, и водена пара 611,657 -{Pa}- 273,16 -{K}- (0,01 °C) течна вода, лед -{Ih}-, и лед -{III}- 209,9 -{MPa}- 251 -{K}- (−22 °C) течна вода, лед -{III}-, и лед -{V}- 350,1 -{MPa}- −17,0 °C течна вода, лед -{V}-, и лед -{VI}- 632,4 -{MPa}- 0,16 °C лед -{Ih}-, лед -{II}-, и лед -{III}- 213 -{MPa}- −35 °C лед -{II}-, лед -{III}-, и лед -{V}- 344 -{MPa}- −24 °C лед -{II}-, лед -{V}-, и лед -{VI}- 626 -{MPa}- −70 °C

Табела тројних тачака

Ова табела наводи тројне тачке гас–течност–чврсто тело неколико супстанци. Осим ако је другачије назначено, подаци потичу од Националног бироа за стандарде САД (сада -{NIST}-, Национални институт за стандарде и технологију).

Супстанца -{T [K] (°C)}- -{p [kPa]* (atm)}- Ацетилен Амонијак Аргон Арсеник БутанSee Butane (data page) Угљеник (графит) Угљен диоксид Угљен моноксид Хлороформ Деутеријум Етан ЕтанолSee Ethanol (data page) Етилен Мравља киселинаSee Formic acid (data page) Хелијум-4 (ламбда тачка) Хелијум-4 (-{hcp−bcc−He-II}-) Хелијум-4 (-{bcc−He-I−He-II}-) Хелијум-4 (-{hcp−bcc−He-I}-) ХексафлуороетанSee Hexafluoroethane (data page) Водоник Хлороводоник Јод ИзобутанSee Isobutane (data page) Криптон Жива Метан Неон Азот-моноксид Азот Азотсубоксид Кисеоник Паладијум Платина Радон (моно) Силан Сумпор диоксид Титанијум Уранијум хексафлуорид Вода Ксенон Цинк Напомене: Поређења ради, типичан атмосферски притисак је 101,325 kPa (1 atm). Пре нове дефиниције СИ јединица, трострука тачка воде, 273,16 -{K}-, била је тачан број на два децимална места.

Референце

Спољашње везе

Дефиниција келвиновог степена (фр.) Дефиниција келвиновог степена (ен.) Вода на тројној тачки (видео) Фазни дијаграм воде

Категорија:Термодинамика Категорија:Фазни прелази