Vad är Triple Point?

I ett fasdiagram är en trippelpunkt den plats där ett ämne existerar samtidigt som ett fast ämne, en vätska och en gas. Baserat på atmosfärstryck och temperatur har trippelpunkter mycket specifika värden och existerar i jämvikt. Även om de har relativt få praktiska tillämpningar, berättar trippelpunkter forskarna information om ett ämnes beteende och används för att exakt kalibrera termometrar.

Ett fasdiagram används oftast inom termodynamik för att beteckna de villkor som krävs för en övergång av ett ämne mellan dess tre tillstånd: fast, flytande och gas. Dessa diagram liknar en graf, med temperatur listad längs x-axeln och vanligtvis tryck listad längs y-axeln. För unära, eller enkla, enkomponentämnen, som vatten, bildar linjerna på diagrammet en Y-form. Var och en av Y:s tre linjer kommer att beteckna ett tillstånd, och där de tre ansluter är trippelpunkten.

Ett ämne kan lätt existera i ett tillstånd eller till och med två vid olika temperaturer. Till exempel, vatten under 32°F (0°C;) existerar som is, ett fast ämne. Värm upp isen över dess fryspunkt, och den börjar smälta, existerande som både fast och vätska. Omvänt är vatten över 32°F (0°C;) i flytande tillstånd. Värm den och ånga frigörs, vilket gör att den kan existera som både gas och vätska.

Även om existerande i ett eller två tillstånd kan förekomma över ett intervall av temperaturer, kräver existerande i alla tre tillstånd samtidigt mycket begränsade förhållanden och ses därför endast under specifika omständigheter. Till exempel inträffar vattnets trippelpunkt vid en temperatur på 32.018°F (0.01°C) och ett tryck på 0.006 atmosfärer (atm). Eftersom trippelpunkter är så begränsande, ses de vanligtvis bara i slutna system.

Vattnets trippelpunkt har dock en praktisk tillämpning utanför ett slutet system. Det är dess trippelpunkt som gör att skridskoåkare kan glida över isen. Trycket av en skridskoåkares kroppsvikt på det enda bladet på hans eller hennes skridskor höjer temperaturen på isen precis tillräckligt, samtidigt som den utövar precis tillräckligt tryck, för att nå vattnets trippelpunkt och tillåta åkaren att röra sig över vätskans yta medan ånga släpps också.

En annan praktisk tillämpning av trippelpunkter är vid kalibrering av termometrar. Med hjälp av en cell som kan innehålla vatten eller flytande kväve och bibehålla en konstant temperatur på den cellen under en bestämd tidsperiod, kan en forskare bestämma den exakta temperaturavläsningen som krävs för en korrekt termometer. Även om det finns många metoder för att kalibrera termometrar, anses kalibrering med trippelpunkter vanligtvis vara den mest exakta.