Hárompontos vízállapot diagram. Néhány alapvető referenciapont megvalósításának módszertana

Három vízfázis egyidejű együttélése

Amint a víz hármaspontjának paramétereiből látható, normál körülmények között a jég, a vízgőz és a folyékony víz egyensúlyi együttélése lehetetlen. Ez a körülmény ellentmondani látszik a közönséges megfigyeléseknek – jeget, vizet és gőzt gyakran egyszerre figyelnek meg. De nincs ellentmondás - a megfigyelt állapotok messze vannak a termodinamikai egyensúlytól, és a gyakorlatban csak a fázisátalakulások kinetikai korlátai miatt valósulnak meg. A víz hármaspontját bizonyos nyomási és hőmérsékleti paraméterek jellemzik, ezért néha "referenciaként" - azaz referenciaként - például műszerek kalibrálásához használható.

Lásd még

Linkek

• Víz a hármas pontnál. (Valójában valami túlhűtött folyadék)

Megjegyzések

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Nézze meg, mi a "Triple Point of Water" más szótárakban:

hármas vízpont- (olyan elemre, amely egyfajta Dewar-edény) [A.S. Goldberg. Angol orosz energiaszótár. 2006] Energetikai témák általánosságban HU A víz hármaspontja, TPW… Műszaki fordítói kézikönyv

hármas pont- víz; p nyomás; t hőmérséklet. HÁROM PONT, az anyag három fázisának egyensúlyi állapota, általában szilárd, folyékony és gáznemű. A víz hármas pontjának hőmérséklete (a jég, a víz és a gőz együttélési pontja) 0,01 ° C (273,16 K) ... ... Illusztrált enciklopédikus szótár

Az egyensúlyi együttélés állapota. A víz hármaspontja az anyag három fázisa, általában szilárd, folyékony és gáznemű. A víz hármaspontjának (jég, víz és gőz együttélési pontjai, ábra) hőmérséklete 0,01 .C (273,16 K) 6,1 hPa nyomáson ... ... Nagy enciklopédikus szótár

hármas pont- egy pont a termodinamikai állapotdiagramon, amely megfelel a vizsgált termodinamikai rendszer három fázisának egyensúlyi állapotának. Például a víz hármaspontja egy jégből, vízből és vízgőzből álló rendszer egyensúlyának felel meg. Hőfok… …

HÁROM PONT- egy pont a termodinamikai állapotdiagramon, amely megfelel a vizsgált termodinamikai rendszer három fázisának egyensúlyi állapotának. Például a víz hármaspontja egy jégből, vízből és vízgőzből álló rendszer egyensúlyának felel meg. Hőfok… … Kohászati ​​szótár

Az anyag három fázisának egyensúlyi állapota, általában szilárd, folyékony és gáznemű. A víz hármaspontjának (a jég, víz és gőz együttélési pontja, ábra) hőmérséklete 0,01 °C (273,16 K) 6,1 hPa (4,58 Hgmm) nyomáson. * * * … enciklopédikus szótár

A fázisdiagramok jellemző típusai. A zöld szaggatott vonal a víz rendellenes viselkedését mutatja A hármas pont az a pont a fázisdiagramon, ahol három fázisvonal konvergál... Wikipédia

hármas pont- három anyagfázis együttélésének megfelelő pont az állapotdiagramon. A fázisszabályból következik, hogy egy kémiailag egyedi anyagnak (egykomponensű rendszernek) egyensúlyi állapotában nem lehet háromnál több fázisa. Ez a három...... Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár

A termodinamikában három fázis egyensúlyi együttélésének megfelelő pont az állapotdiagramon va. A Gibbs-fázisszabályból következik, hogy egy egyensúlyban lévő (egykomponensű rendszerben) lévő kémiai egyednek nem lehet háromnál több fázisa. Fizikai Enciklopédia

HÁROM PONT, hőmérséklet és nyomás, amelyen az anyag mindhárom halmazállapota (szilárd, folyékony, gáznemű) egyidejűleg létezhet. A víz esetében a hármaspont 273,16 K hőmérsékleten és 610 Pa nyomáson van ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

összehasonlító módszer, azaz számos áramlási sebesség mérése, amelyeket a VNIIM LO-ban (D.I. Mengyelejevről elnevezett Összoroszországi Metrológiai Kutatóintézet Lomonoszov Osztálya) található példaszerű áramlásmérő berendezésekben reprodukálnak. A legnagyobb különbség a mérési eredmények és az ismert között. áramlási sebesség a mérőcsatorna fő hibája.

A kalibrált mérőcsatorna és a szabványos áramlásmérő összehasonlításának módszere azonos áramlási sebességek mérésekor. Az áramlási sebességek mérésénél leolvasott értékek különbsége határozza meg az ellenőrzött csatorna hibáját.

1. Hőelemek, anyagpárok jellemzői, film hőelemek, beleértve a mikroszilícium technológiát.

2. Ellenálláshőmérők, anyagok, teljesítménytípusok, besorolások, kapcsolási rajzok.

3. Termisztorok, anyagok, paraméterek, besorolások, tervek.

4. Hőmérsékletmérő műszerek kalibrálása (tanúsítása) és hitelesítése.

5. Egyéb hőmérséklet-távadók:

- optikai PT,

pirométerek,

Hőkamerák.

2. HŐMÉRSÉKLETMÉRŐ ESZKÖZÖK:

1. MPTS - 90. Kelvin-skála és Celsius-skála. A nulla C-ban a víz 00 C → 273,160 K hármaspontjának felel meg.

Ezenkívül vannak hőmérsékleti referenciapontok:

Gallium olvadáspont Ón olvadáspont -

Indium (156,5985 °C), cink (419,527 °C), alumínium (660,323 °C), ezüst (961,78 °C) megszilárdulási pontjai

Hivatkozási pont.

A referenciapontok azok a pontok, amelyeken a mérési skála alapul.

A referenciapontokra épült a nemzetközi gyakorlati hőmérsékleti skála. A Celsius-skála referenciapontjai a víz fagyáspontja (0°C) és forráspontja (100°C) a tengerszinten.

Három pont a víz.

Háromszoros vízáramlás- élesen meghatározott hőmérsékleti és nyomásértékek, amelyek mellett a víz egyidejűleg és egyensúlyban létezhet három fázis formájában - szilárd, folyékony és gáz halmazállapotban. A víz hármaspontja 273,16 K hőmérséklet és 611,657 Pa nyomás.

A víz hármaspontja a legkönnyebben megvalósítható referenciapont. Tárolásához és reprodukálásához zúzott jég és víz keverékével töltött termosztát vagy Dewar edény használható. Speciális termosztátokat is kifejlesztettek a hárompontos víztartályok tárolására és hosszú ideig működőképes állapotban tartására.

Megvalósítási jellemzők a legnagyobb pontossággal: A mérést a jégkészítés után egy nappal javasolt elkezdeni

palást. Az edényen és a hőmérőn el kell távolítani a külső forrásokból származó fényt (a sugárzás általi hőellátás elkerülése érdekében). Ehhez ajánlatos a hőmérőt vastag ruhával letakarni. A bemerítési mélység a hőmérő típusától függ. Az 5-7 mm átmérőjű referencia platina hőmérőknél ez legalább 15 cm.

Három pont a víz.

Amint a víz hármaspontjának paramétereiből látható, normál körülmények között a jég, a vízgőz és a folyékony víz egyensúlyi együttélése lehetetlen. Ez a körülmény ellentmondani látszik a közönséges megfigyeléseknek – jeget, vizet és gőzt gyakran egyszerre figyelnek meg. De nincs ellentmondás - a megfigyelt állapotok messze vannak a termodinamikai egyensúlytól, és a gyakorlatban csak a fázisátalakulások kinetikai korlátai miatt valósulnak meg. A víz hármaspontját bizonyos nyomási és hőmérsékleti paraméterek jellemzik, ezért néha "referenciaként" - azaz referenciaként - például műszerek kalibrálásához használható.

U (TT) ,

thermo1 2

α a Seebeck-együttható vagy fajlagos hőteljesítmény.

A referenciapontok megvalósításának módszereinek kérdését nemzetközi konferenciákon folyamatosan megvitatják, és a CCP-dokumentumokban is figyelembe veszik, különösen a módszereket a WG1 / CCP által készített és a „Metrology” folyóiratban közzétett áttekintésben mutatták be a legteljesebben: B. W. Mangum, P. Bloembergen, M. V. Chattle, B. Fellmuth, P. Marcarino. Metrology 36 (1999). Ez a szakasz ajánlásokat tartalmaz a fázisátalakulások végrehajtására vonatkozóan, amelyek hasznosak lehetnek az ellenőrző tisztek számára, amikor kiindulási pont ampullákkal dolgoznak.

Három vízpont (273,16 K)

A víz hármaspontja a legkönnyebben megvalósítható referenciapont. Tárolásához és reprodukálásához zúzott jég és víz keverékével töltött termosztát vagy Dewar edény használható. Speciális termosztátokat is kifejlesztettek a hárompontos víztartályok tárolására és hosszú ideig működőképes állapotban tartására.

Megvalósítási jellemzők a legnagyobb pontossággal: A mérést a jégköpeny elkészítése után egy nappal javasolt megkezdeni. Az edényen és a hőmérőn el kell távolítani a külső forrásokból származó fényt (a sugárzás általi hőellátás elkerülése érdekében). Ehhez ajánlatos a hőmérőt vastag ruhával letakarni. A bemerítési mélység a hőmérő típusától függ. Az 5-7 mm átmérőjű referencia platina hőmérőknél ez legalább 15 cm.

A jégköpeny elkészítése többféleképpen történhet. A legelterjedtebb és leggyorsabb módszer a folyékony nitrogén és a fémrudak használata. A rudat folyékony nitrogénbe merítik, majd tiszta alkohollal teli hárompontos vízcsatornába. Az eljárást addig ismételjük, amíg a csatorna falain legalább 1 cm vastag jégköpeny nem keletkezik, másik lehetőség, hogy a csatornát finomra zúzott szárazjéggel töltjük fel. A jégköpeny víz túlhűtésével is kialakítható. A hárompontos edényt jég és konyhasó keverékébe merítik, amelynek hőmérséklete körülbelül -10 °C. 20 perc múlva. az edényt kivesszük a keverékből és összerázzuk. Ebben az esetben lenyűgöző kép figyelhető meg a sejtjég gyors képződéséről a víz teljes térfogatában, amely ezt követően normál jégköpenyt képez a csatorna körül. Ezt a módszert most néhány speciális termosztátban alkalmazzák a rögzített pontok megvalósítására. A mérések egy ponton történő megkezdése előtt meg kell győződni arról, hogy a jégköpeny szabadon foroghat a csatorna körül. Ha ez nem történik meg, akkor ajánlatos szobahőmérsékleten alumínium- vagy üvegrudat szúrni néhány másodpercre a csatornába, majd újra ellenőrizni a köpeny forgását. A csatorna általában tiszta vízzel van feltöltve. Ha nagy rés képződik a csatorna falai és a hőmérő között, akkor ajánlott a hőmérő érzékeny elemének hosszával megegyező hosszúságú töltet fém hüvelyek használata.

Fémek rögzített pontjainak megvalósítása

A fémek olvadási és megszilárdulási hőmérsékletének megvalósítási elveit a fejezetben ismertetjük részletesebben

A fémek olvasztására és megszilárdulására szolgáló kiváló minőségű helyek megszerzésének két feltétele: 1. Használjon nagy tisztaságú fémet, és ne szennyezze be a fémet a tégelybe való olvasztás során; 2. Biztosítsa a kemencében a hőmérsékleti mező egyenletességét a tégely hosszában.

A PTS maximális pontosságú kalibrálásához legalább 99,9999%-os tisztaságú fémeket kell használni. Ebben az esetben a pont által elért hőmérséklet (420 ° C-ig) legfeljebb 0,1-0,2 mK-val tér el az ideálisan tiszta fém hőmérsékletétől. A referenciapont hőmérsékletének eltérése az ITS-90 értéktől a szennyeződés típusától és egy adott fémmel való kölcsönhatásától függ. A becslés azt mutatja, hogy ha 99,999%-os tisztaságú fémet használunk, akkor az Al, Ag, Au, Cu pontoknál az eltérés több mK lesz. (a "További információk az ITS-90 skálához" című dokumentumból). A szennyeződések hatását a referenciapontok hőmérsékletére a munka részletesen tanulmányozza: B. Fellmuth és K. D. Hill, Metrologia 43 (2006).(webhely: www.bipm.org)

A CCP ajánlása - a referenciaponthoz közeli hőmérsékleten a fémek megszilárdításának referenciaampulláinak hőmérséklete a tégely hossza mentén nem haladhatja meg a 10 mK-t. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nehezebb biztosítani a hőmérsékleti mező egyenletességét a kemencében. Az Al feletti pontoknál a legtöbb elsődleges szabványt őrző laboratórium hőcsöveket használ.

Hármas higanypont

A hermetikus rozsdamentes acél cellákat a legmegbízhatóbbnak és könnyen kezelhetőnek tartják. A hárompontos hőmérséklet eléréséhez olyan folyékony termosztát használata javasolt, amely jól keverhető és jól reprodukálható a beállított hőmérséklet. A hőmérsékleti platform legegyszerűbb módja a megszilárdult higany megolvasztása. A megszilárdulást úgy érik el, hogy a cellát termosztátban körülbelül -42°C-ra hűtik le, vagy egy speciális hűtőrudat (merítő hűtőt) merítenek a csatornába. Az olvadás a termosztát hőmérsékletének zökkenőmentes növelésével és a referenciaponthoz közeli értékre történő szabályozásával érhető el. A helyszín minőségének javítása és a csatorna körüli folyékony fémréteg kialakítása érdekében ajánlatos meleg rudat meríteni a csatornába a mérések megkezdése előtt. Egy jó, alkohollal töltött folyékony termosztát megkönnyíti a 10 órás vagy hosszabb fázisátalakulás elérését.

A gallium olvadáspontja (29,7646 °C)

A gallium olvadáspontja az ITS-90 egyik legstabilabb és jól reprodukálható hőmérsékleti pontja. A gallium olvadási hőmérsékletének reprodukálhatósága jó termosztátokban eléri a ±0,2 mK-t és jobbat. A tudományos publikációkban időnként javaslatok vannak arra, hogy ezt a pontot használjuk a víz hármaspontja helyett a szabványos platina ellenálláshőmérők relatív ellenállásának kiszámításához. A gallium olvadáspontja folyékony vagy szilárdtest termosztátokban valósítható meg egyenletes hőmérsékleti mezővel. A termosztát hőmérséklete 1,5 -2 °C-kal magasabb, mint a referenciapont hőmérséklete. Abban a pillanatban, amikor a csatornában lévő ellenőrző hőmérő az olvadás kezdetét érzékeli, egy kb. 40 °C-ra melegített rudat vagy egy speciális, kb. 10 W teljesítményű vékony fűtőtestet helyezünk a csatornába, és kb. 20 percig a csatornában tartjuk. . Ez lehetővé teszi egy vékony olvadt fémréteg kialakítását a csatorna körül és egy laposabb olvadási területet.

Ón megszilárdulási pontja (231,928 °C)

Az ón megszilárdulási pontjának sajátossága az ón mély túlhűtése a megszilárdulás megkezdése előtt. Ezért speciális intézkedéseket kell hozni a túlhűtés megvalósítására és a fém túlhűtött állapotból való kiemelésére. A legelterjedtebb technika a következő: az ónt megolvasztják és 5 °C-kal a referenciapont feletti hőmérsékletre túlmelegítik, ezen a hőmérsékleten tartják 10-15 órán keresztül, majd a szabályozó beállítását 0,5-1 °C hőmérsékleti értékre állítják. a referenciapont alatt, és megkezdődik a fém lehűlése; miután a cellacsatornában a vezérlőhőmérők által rögzített hőmérséklet elérte a megszilárdulási hőmérsékletet, a cellát a kemencéből a levegőbe emelik, és a kontroll hőmérő figyeli a túlhűlés folyamatát és a fémhőmérséklet spontán emelkedését (rekaleszcencia); a cellát visszamerítjük a sütőbe; két szobahőmérsékleten lévő rudat egymás után két percig helyezünk a csatornába. Ezt követően elkezdheti a mérést. A munkanormák és a referencia hőmérők szintjén egyszerűsített szilárdítási eljárások alkalmazhatók. A megszilárdulási hely egy munkanapon belüli eléréséhez az ónt 10-15 °C-kal a ponthőmérséklet fölé melegíthetjük, és ezen a hőmérsékleten tarthatjuk 1 órán keresztül. 2 mK, és a kemence egyenletes hőmérsékleti mezővel rendelkezik, akkor az olvasztási helyen is sikeresen működik. Egyes cellákban a túlhűtés csak a 2-3 °C-ot éri el, ilyenkor a megszilárdulási hely kialakítása érdekében lehetőség van arra, hogy a cellát ne vegyük ki a kemencéből, hanem 5-7 °C-kal csökkentsük a kemence hőmérsékletét, majd újraszámításkor emelje a hőmérsékletet a referenciapont hőmérsékletéhez közeli értékre. Az ónpont (valamint a fémek más megszilárdulási pontjainak) minőségi megvalósításának legfontosabb és általában legnehezebb feltétele a hőmérsékleti tér egyenletessége a tégely hossza mentén a fémmel.

Az ón megszilárdulásának folyamatát a következő monográfia ismerteti részletesen: G. F. Strouse és N. P. Moiseeva, NIST Special Publication 260-138 (1999).

Indium (156,5985 °C), cink (419,527 °C), alumínium (660,323 °C), ezüst (961,78 °C) megszilárdulási pontjai

Ezeknek a pontoknak a megvalósítási módja szinte azonos, mert a fémek túlhűtése nem nagy. A jó minőségű megszilárdulási helyek megszerzésének fő elve a tégely hőmérsékleti mezőjének magas egyenletességének biztosítása. (Megjegyzendő, hogy a tégelyben a hőmérséklet több fokos csökkenése nagyon veszélyes, mert az ampulla tönkremeneteléhez vezethet, mivel a tégely alján lévő olvadt fémrétegnek nincs lehetősége felfelé tágulni. ha a felső réteg még szilárd állapotban van. Ennek eredményeként a fém átszivárog a grafiton.) A CCT által javasolt módszer a következő: a fém lassan megolvad, 5 K-es olvadás után túlmelegszik és 10 percig a kemencében tartják. -15 óra; a kemence hőmérsékletét 2-3 °C-kal a megszilárdulási pont alatti értékre állítjuk be, és amikor a kontroll hőmérő szerint túlhűlés és visszaesés figyelhető meg, a hőmérőt eltávolítjuk a tégelyből, és behelyezünk két kvarc (vagy kerámia) rudat. felváltva a csatornába, kezdetben szobahőmérsékleten. Mindegyik rudat 2 percig a csatornában tartjuk. Ez elősegíti a vékony megszilárdult fémréteg kialakulását, pl. a második fázishatár, amely „termosztálja” a hőmérőt, stabilizálja a megszilárdulás menetét, és bizonyos mértékig „korrigálja” a hőmérsékletmező egyenetlenségét a hőmérő érzékelőelemének hossza mentén. A megszilárdulási folyamat maximális időtartamának elérése érdekében a kemencében a hőmérsékletet a referenciapont alatti 0,5-1 K értékre emeljük. Ezt követően lehetőség van a referencia hőmérők egymás utáni kalibrálására, és a platform időtartamának növelése érdekében javasolt a hőmérők felmelegítése az ampullába való belépés előtt.

A fenti ajánlások elsősorban a referenciapontossági szinten végzett mérésekre vonatkoznak, ahol legalább 1-2 mK kiterjesztett bizonytalanság szükséges. A referencia egységek referenciapont cellái kvarcból készülnek, ráadásul az elsődleges állapotú szabványokhoz ezek "nyitott" típusú, állítható nyomású cellák, a munkastandardok esetében ezek általában "zárt" típusú cellák (zárt kvarc ampullák). . Jelenleg egyre több a másodlagos szabványok és példaértékű hőmérők kalibrálására használt MTSh-90 referenciapontok megvalósítására szolgáló telepítés. Az ilyen telepítéseknél a legmegbízhatóbb kialakítású cellák használhatók: egy fémes grafittégelyt egy lezárt fémtokba helyeznek. Azt is meg kell jegyezni, hogy a 3-5 mK-os kiterjesztett bizonytalanság elérése érdekében a nagy tisztaságú fémek olvasztási helyei alkalmazhatók egyenletes hőmérsékletű kemencékben.

Az ITS-90 referenciapontok megvalósításával kapcsolatos részletesebb információk a részben találhatók

Vegyünk egy folyadék formájú anyagot és egy vele egyensúlyban lévő telített gőzt, és a térfogat változtatása nélkül elkezdjük hőt venni belőle. Ezt a folyamatot az anyag hőmérsékletének csökkenése és ennek megfelelő nyomáscsökkenés kíséri. Ezért a diagram halmazállapotát jelző pont (p, T) lefelé mozog a párolgási görbén (127.1. ábra). Ez addig folytatódik, amíg az anyag a nyomás egyensúlyi értékének megfelelő kristályosodási hőmérsékletét el nem éri. Nevezzük ezt a hőmérsékletet. Amíg a kristályosodási folyamat zajlik, a hőmérséklet és a nyomás változatlan marad. Az eltávolított hő ebben az esetben a kristályosodás során felszabaduló hő.

A hőmérséklet és a megfelelő egyensúlyi nyomás az egyetlen olyan hőmérséklet- és nyomásérték, amelynél az anyag három fázisa lehet egyensúlyban: szilárd, folyékony és gáznemű. A diagram megfelelő pontját (p, T) hármaspontnak nevezzük. Így a hármaspont határozza meg azokat a feltételeket, amelyek mellett egy anyag három fázisa egyszerre lehet egyensúlyban.

A kristályosodási folyamat végén a szilárd és gázfázis egyensúlyba kerül. Ha továbbra is elvonja a hőt az anyagból, akkor a hőmérséklet ismét csökkenni kezd. Ennek megfelelően a kristályos fázissal egyensúlyban lévő gőzök nyomása csökken. Az anyag halmazállapotát jelző pont lefelé mozog a szublimációs görbén.

A hármaspont-hőmérséklet az a hőmérséklet, amelyen az anyag olvadásponttal egyenlő nyomáson, más nyomásokon az olvadáspont eltérő lesz. A nyomás és az olvadáspont közötti összefüggést a hármasponttól induló olvadási görbe ábrázolja. Így a hármaspontról kiderül, hogy három görbe metszéspontjában fekszik, amelyek meghatározzák a két fázis egyensúlyának feltételeit: szilárd és folyékony, folyékony és gáznemű, végül pedig szilárd és gáznemű.

A szilárd és folyékony fázis fajlagos térfogatának arányától függően az olvadási görbe vagy az 1. ábrán látható módon megy. 127.1 (), vagy ahogy az ábrán látható. 127,2().

Az olvadási, párolgási és szublimációs görbék három részre osztják a koordinátasíkot. A szublimációs és olvadási görbéktől balra a szilárd fázis tartománya, az olvadási és párolgási görbék között a folyékony halmazállapotok tartománya, végül a párolgási és szublimációs görbéktől jobbra a gázhalmazállapotok tartománya található. az anyag kiterjed. Ezen tartományok bármelyikének bármely pontja a megfelelő egyfázisú anyagállapotot ábrázolja (mindig csak egyensúlyi állapotokat értünk alatta, azaz olyan állapotokat, amelyekben az anyag tetszőlegesen hosszú ideig tartózkodik állandó külső körülmények között).

A régiókat határoló görbék bármelyikén elhelyezkedő pont az anyag két megfelelő fázisának egyensúlyi állapotát ábrázolja. A hármaspont mindhárom fázis egyensúlyi állapotát jelzi. Így a diagram minden pontja egy bizonyos egyensúlyi állapotot jelöl. Ezért állapotdiagramnak nevezik.

Több kristálymódosulattal rendelkező anyag esetében az állapotdiagram bonyolultabb. ábrán. A 127.3 diagram arra az esetre mutat, amikor a különböző kristálymódosítások száma kettő. Ebben az esetben két hármas pont van. A folyadék, a gáz és az első kristálymódosulás egyensúlyban van a ponton, a folyadék és mindkét kristálymódosulás egyensúlyban van a pontban.

Az egyes anyagok állapotdiagramja kísérleti adatok alapján készül. Az állapotdiagram ismeretében megjósolható, hogy az anyag milyen állapotban lesz különböző körülmények között (különböző és T értékekkel), valamint hogy az anyag milyen átalakuláson megy keresztül a különböző folyamatokban.

Magyarázzuk meg ezt a következő példákkal. ábra 1. pontjának megfelelő állapotban vesszük az anyagot. 127.1, és izobár melegítésnek vetjük alá, akkor az anyag átmegy az 1-2 szaggatott vonallal jelölt állapotsoron: kristályok - folyadék - gáz. Ha ugyanazt az anyagot a 3. pontban jelzett állapotban vesszük, és izobár melegítésnek is vetjük alá, akkor az állapotok sorrendje (3-4. szaggatott vonal) más lesz: a kristályok közvetlenül gázzá alakulnak, megkerülve a folyékony fázist.

Az állapotdiagramból az következik, hogy a folyékony fázis egyensúlyi állapotban csak a hárompontos nyomásnál nem kisebb nyomáson létezhet (ugyanez vonatkozik a 127.3. ábrán a II. szilárd fázisra is). Alacsonyabb nyomáson csak túlhűtött folyadékok figyelhetők meg.

A legtöbb közönséges anyagnál a hármaspont jóval a légköri nyomás alatt van, aminek következtében ezeknek az anyagoknak az átmenete szilárd halmazállapotból gáz halmazállapotúvá egy közbenső folyadékfázison keresztül megy végbe. Így például a víz hármaspontja 4,58 Hgmm nyomásnak felel meg. Művészet. és hőmérséklete 0,0075 °C. A szén-dioxid esetében a hárompontos nyomás 5,11 atm (hárompontos hőmérséklet -56,6 °C). Ezért légköri nyomáson a szén-dioxid csak szilárd és gáz halmazállapotban létezhet.

A szilárd szén-dioxid (szárazjég) közvetlenül gázzá alakul. A szén-dioxid szublimációs hőmérséklete légköri nyomáson -78°C.

Ha a kristályok fajlagos térfogata meghaladja a folyadékfázis fajlagos térfogatát, akkor az anyag viselkedése bizonyos folyamatokban nagyon sajátosnak bizonyulhat. Vegyünk például egy hasonló anyagot az ábra 1. pontja által jelzett állapotban. 127.2, és izoterm kompressziónak vetjük alá. Ilyen tömörítéssel a nyomás megnő, és a folyamatot egy függőleges egyenes diagramon ábrázoljuk (lásd 1-2. pontozott vonal). A folyamat során az anyag a következő állapotsoron megy keresztül: gáz - kristályok - folyékony halmazállapot. Ilyen sorozat nyilvánvalóan csak a hárompontos hőmérsékletnél alacsonyabb hőmérsékleten figyelhető meg.

Végezetül megjegyezzük az állapotdiagram még egy jellemzőjét. A párolgási görbe a K kritikus pontnál ér véget. Ezért a folyékony halmazállapotok tartományából a gáznemű halmazállapotúak tartományába az átmenet a kritikus pont megkerülésével, a párolgási görbe átlépése nélkül lehetséges (lásd a 3-4. sor a 127.2. ábrán). ábrán. A 123.4 mutatja, hogyan néz ki egy ilyen átmenet a diagramon (). Ebben az esetben a folyékony halmazállapotból a gáz halmazállapotba való átmenet (és fordítva) folyamatosan, egyfázisú állapotok sorozatán keresztül történik. Figyeljük meg, hogy a párolgási görbén felvett T koordinátájú pont megfelel az 1. ábrának. 123,4 a megfelelő izoterma teljes vízszintes szakasza.

Folyékony és gáz halmazállapotú halmazállapotok közötti folyamatos átmenet azért lehetséges, mert a köztük lévő különbség inkább mennyiségi, mint minőségi; különösen mindkét állapotból hiányzik az anizotrópia. A kristályos állapotból folyékony vagy gáz halmazállapotúvá történő folyamatos átmenet lehetetlen, mert mint tudjuk, az anizotrópia a kristályos állapot jellemző tulajdonsága. Az anizotrópiával rendelkező állapotból egy olyan állapotba, amelyben nincs, csak ugrással lehet átmenetet elérni - az anizotrópia nem lehet csak részben, vagy létezik, vagy nem létezik, a harmadik lehetőség kizárt. Emiatt a szublimációs görbe és az olvadási görbe nem végződhet úgy, ahogy a párolgási görbe a kritikus pontban végződik. A szublimációs görbe egy pontba, az olvadási görbe a végtelenbe megy.

Hasonlóképpen lehetetlen az egyik kristálymódosulásból a másikba való folyamatos átmenet. Egy anyag különféle kristályos módosulatai saját szimmetriaelemeikben különböznek egymástól. Mivel a szimmetria bármely eleme csak vagy jelen lehet, vagy hiányzik, az egyik szilárd fázisból a másikba való átmenet csak egy ugrással lehetséges. Emiatt két szilárd fázis egyensúlyi görbéje, akárcsak az olvadási görbe, a végtelenbe megy.

A víz hármaspontja az anyag három fázisa, általában szilárd, folyékony és gáznemű. TRIPLE POINT - a termodinamikai állapotdiagram egy pontja, amely megfelel a vizsgált termodinamikai rendszer három fázisának egyensúlyi állapotának.

Úgy tűnik, hogy ez a körülmény ellentmond a szokásos megfigyeléseknek - a jég, a víz és a gőz körülbelül 0 ° C hőmérsékleten egyszerre figyelhető meg. A Gibbs-fázisszabály korlátozza az egymás mellett létező fázisok számát – egy egyensúlyi állapotú egykomponensű rendszernek nem lehet háromnál több fázisa –, de nem ír elő korlátozásokat aggregáltsági állapotukra.

Monotrópia esetén csak egy metastabil hármaspont jelenik meg. A víz esetében 1975-ben hét további hármas pontot ismertek, ezek közül három három szilárd fázisra vonatkozik. A modern adatokért lásd A víz fázisdiagramja című cikket és a jelen cikkben megadott diagramot. A kétkomponensű rendszer leírásához a hőmérséklethez és a nyomáshoz hozzáadunk egy harmadik, a rendszer összetételét jellemző paramétert.

Általános esetben tetszőleges számú komponensből álló rendszerek sík állapotdiagramjain hármas pontok léteznek, ha kettő kivételével minden, a rendszer állapotát meghatározó paraméter rögzített. Amint a víz hármaspontjának paramétereiből látható, normál körülmények között a jég, a vízgőz és a folyékony víz egyensúlyi együttélése lehetetlen. De nincs ellentmondás - a megfigyelt állapotok messze vannak a termodinamikai egyensúlytól, és a gyakorlatban csak a fázisátalakulások kinetikai korlátai miatt valósulnak meg.

Három vízfázis egyidejű együttélése

Három pont (1 és 2) az állapotdiagramon P-T koordinátákban (nyomás-hőmérséklet). A rendszerelemek (oldat vagy ötvözet) számának növekedésével a rendszert jellemző független paraméterek száma is megnő. Egy ilyen rendszer három fázisának egyensúlyát egy pont ábrázolja, ha az egyik paramétert (például P) állandónak tekintjük, azaz ha egy lapos egyensúlyi diagramot veszünk figyelembe. 5 kötetben. - M.: Szovjet Enciklopédia. A diagram O pontja egy olyan rendszernek felel meg, amelyben három fázis van (m, w, n). Ebben az esetben С= -3 + 2 = 0 (a rendszer invariáns).

1.6. Egykomponensű rendszer állapotdiagramjának fogalma

Bár, ha kontextus nélkül beszélsz az emberekkel, akkor jobb, ha „bármelyik államban”. Láttál már ilyen láthatatlan gőzt felszállni a fényben a hőségben, de árnyékot hagyva? Ez az, ami ő. Mint délibáb a sivatagban. A kritikus hőmérséklet az, amikor a jobb felső sarokban lévő grafikonon törlődnek a folyékony és a gáz halmazállapotú halmazállapot közötti határvonalak.Általában szemétről beszélsz.

A fázisdiagram görbékkel határolt területei megfelelnek azoknak a feltételeknek (hőmérséklet és nyomás), amelyek mellett az anyagnak csak egy fázisa stabil. A fázisdiagram görbéi megfelelnek azoknak a feltételeknek, amelyek mellett bármely két fázis egyensúlyban van egymással. A víz esetében a nyomásnövekedés a hidrogénkötések tönkremeneteléhez vezet, amelyek egy jégkristályban a vízmolekulákat kötik össze, és ömlesztett szerkezet kialakítására kényszerítik őket.

Ez azt jelenti, hogy a megfelelő hőmérsékleten és nyomáson a víz nincs a legstabilabb (stabilabb) állapotában. Túlhűtésnek nevezzük azt a jelenséget, amely megfelel a víz metastabil állapotú létezésének, és ezt a görbe pontjai írják le. A fázisdiagramban két különösen érdekes pont van. Más szóval, e pont felett a víz gőz és folyékony formája már nem megkülönböztethető.

Nagy enciklopédikus szótár

Ezen a ponton a jég, a folyékony víz és a vízgőz egyensúlyban vannak egymással. A nyomás (p), a hőmérséklet (T) és a fázis térfogata (V) közötti összefüggés háromdimenziós fázisdiagrammal ábrázolható.

Általában kényelmesebb ennek a diagramnak a p-T sík (V=const) vagy p-V sík (T=const) szakaszaival dolgozni. Az AC vonal a jég szublimációs görbéje (néha szublimációs vonalnak is nevezik), amely a jég feletti vízgőz nyomásának a hőmérséklettől való függését tükrözi. A Le Chatelier-elv alapján megjósolható, hogy a nyomásnövekedés az egyensúly eltolódását okozza a folyadék képződése felé, i.e. a fagyáspont csökkenni fog.

Ez a három fázis metastabil rendszert alkot, azaz. rendszer viszonylag stabil állapotban van. A kéndiagram esetében két kristálymódosulás spontán kölcsönös átalakulásával állunk szemben, amely a körülményektől függően előre és hátrafelé haladhat. A fázisdiagramon a kétfázisú egyensúly vonalai mentén történő mozgás (C=1) a nyomás és a hőmérséklet összehangolt változását jelenti, pl. p=f(T).

Fizikai Enciklopédia

0 és a Clapeyron-egyenlet szerint a dp/dT derivált A víz sűrűsége w = 1 g/cm3, a jég sűrűsége l = 1,091 g/cm3, a víz molekulatömege M = 18 g/mol. Ennek az az oka, hogy a rendezetlenség (amelyet entrópiával mérünk) nem növekszik annyira a szilárd halmazállapotból folyékony halmazállapotba való átmenet során, mint a gáz halmazállapotúvá történő átmenet során. Összegezve azt mondhatjuk, hogy a természetben a hőmérsékletnek és nyomásnak van egy bizonyos aránya, amelynél egy anyag egyidejűleg három állapotban létezhet.

HÁROM PONT – az egyensúlyi együttélés állapota. Hárompontos – A fázisdiagramok tipikus típusai. CO2 esetén például Tt \u003d 216,6K, rt \u003d 5,16 105 N / m2, T. t víz esetén - fő. referenciapont absz. termodinamikai Valójában a hármaspont hőmérsékletén és nyomásán lévő vízben a víz minden állapotban egyszerre jelenhet meg. A víz hármaspontját bizonyos nyomási és hőmérsékleti paraméterek jellemzik, ezért néha "referenciaként" - azaz referenciaként - például műszerek kalibrálásához használható.