نقطه سه‌گانه: تفاوت میان نسخه‌ها
محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده
جز ربات ردهٔ همسنگ (۳۰.۱) +مرتب+تمیز (۱۴.۹ core): + رده:گازها |
Freshman404 (بحث | مشارکت‌ها) ←لید: ابرابزار |
||
خط ۱:
'''نقطه سه‌گانه''' {{انگلیسی|Triple point}} عبارتست از [[دما]] و [[فشار]]ی که در آن سه [[فاز (ماده)|فاز]] یک ماده با هم در [[تعادل ترمودینامیکی]] قرار دارند.
علاوه بر نقطه سه‌گانه برای فازهای جامد، مایع و گاز، یک نقطه سه‌گانه ممکن است بیش از یک فاز جامد را شامل شود، برای مواد دارای چند شکلی چندگانه. [[هلیوم-۴]] یک مورد خاص است که یک نقطه سه‌گانه را شامل می‌شود که شامل دو مرحله مختلف سیال است ([[نقطه لاندا]]).<ref name=gold>{{GoldBookRef | title=Triple point |file=T06502 |year=1994}}.</ref>
از نقطه سه‌گانه آب برای تعریف کلوین، واحد پایه دمای ترمودینامیکی در سیستم بین‌المللی واحدها (SI) استفاده شده‌است.<ref>[http://www1.bipm.org/en/si/base_units/ Definition of the kelvin] at BIPM.</ref> مقدار نقطه سه‌گانه آب به جای اندازه‌گیری، با تعریف تعیین شد، اما با تعریف مجدد ۲۰۱۹ واحدهای پایه SI تغییر یافت. از نقاط سه‌گانه چندین ماده برای تعریف نقاط در مقیاس بین‌المللی دمای ITS-90 استفاده می‌شود، از نقطه سه‌گانه هیدروژن (۱۳٫۸۰۳۳K) تا نقطه سه‌گانه آب (۲۷۳٫۱۶ K یا ۰٫۰۱ درجه سانتیگراد یا ۳۲٫۰۱۸ درجه فارنهایت).
اصطلاح «نقطه سه‌گانه» در سال ۱۸۷۳ توسط جیمز تامسون، برادر لرد کلوین ابداع شد.<ref>James Thomson (1873) [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=hvd.32044106377062;view=1up;seq=47 "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''".</ref>
== نقطه سه‌گانه آب ==
=== نقطه سه‌گانه مایع - گاز - جامد ===
[[Image:Phase-diag2.svg|thumb|upright=1.6|یک [[نمودار فازی]] نمونه. خط سبز جامد در بیشتر مواد اعمال می‌شود. خط چین سبز رفتار ناهنجار آب را نشان می‌دهد.]]
فقط ترکیب واحدی از فشار و دما وجود دارد که در آن آب مایع، یخ جامد و بخار آب می‌توانند در یک تعادل پایدار در دمای تقریباً ۲۷۳٫۱۵۷۵ [[کلوین]] (معادل ۰٫۰۱ [[درجه سانتی گراد]] یا ۳۲٫۰۱۳۵ [[درجه فارنهایت]]) و فشار بخار جزئی ۶۱۱٫۶۵۷ [[پاسکال]] (۶٫۱۱۶۵۷ [[میلی بار]] یا ۰٫۰۰۶۰۳۶۵۹ [[اتمسفر]]) وجود داشته باشند.<ref name=Wagner>[https://www.nist.gov/srd/upload/jpcrd477.pdf 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.</ref><ref name=Murphy>{{cite journal |doi=10.1256/qj.04.94 | volume=131 | issue=608 | title=Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications | year=2005 | journal=Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society | pages=1539–1565 | last1 = Murphy | first1 = D. M.| bibcode=2005QJRMS.131.1539M| url=https://zenodo.org/record/1236243}}</ref> در آن مرحله، می‌توان با ایجاد تغییرات دلخواه کوچک در فشار و دما، همه مواد را به یخ، آب یا بخار تغییر داد. حتی اگر فشار کل یک سیستم کاملاً بالاتر از نقطه سه‌گانه آب باشد، به شرطی که فشار جزئی بخار آب ۶۱۱٫۶۵۷ پاسکال باشد، باز هم می‌توان سیستم را به نقطه سه‌گانه آب رساند. به‌طور دقیق، سطوح جدا کننده مراحل مختلف نیز باید کاملاً صاف باشند تا اثرات کشش سطحی را نفی کنند.
نقطه سه‌گانه گاز - مایع - جامد با حداقل فشاری که می‌تواند آب مایع در آن وجود داشته باشد مطابقت دارد. در فشارهای زیر نقطه سه‌گانه (مانند [[فضای بیرونی]])، یخ جامد هنگامی که با فشار ثابت گرم می‌شود مستقیماً به بخار آب تبدیل می‌شود در فرآیندی که به عنوان تصعید شناخته می‌شود. بالاتر از نقطه سه‌گانه، یخ جامد با گرم شدن در فشار ثابت ابتدا ذوب می‌شود و آب مایع تشکیل می‌شود و سپس بخار می‌شود یا می‌جوشد و در دمای بالاتر بخار تشکیل می‌شود.
برای بیشتر مواد، نقطه سه‌گانه گاز-مایع-جامد نیز حداقل دمایی است که مایع می‌تواند در آن وجود داشته باشد. برای آب اما این درست نیست زیرا نقطه ذوب یخ‌های معمولی به عنوان تابعی از فشار کاهش می‌یابد، همان‌طور که توسط خط سبز تیره در نمودار فاز نشان داده شده‌است. در دماهای دقیقاً زیر نقطه سه برابر، فشرده سازی در دمای ثابت بخار آب را ابتدا به جامد و سپس به مایع تبدیل می‌کند (یخ آب دارای تراکم کمتری نسبت به آب مایع است، بنابراین افزایش فشار منجر به مایع شدن می‌شود).
فشار نقطه سه‌گانه آب در هنگام مأموریت [[مارینر ۹]] به [[مریخ]] به عنوان نقطه مرجع برای تعریف [[سطح دریا]] استفاده شد. مأموریت‌های اخیر به جای فشار از ارتفاع سنجی و اندازه‌گیری گرانش لیزر برای تعریف ارتفاع در مریخ استفاده می‌کنند.<ref>{{cite book |first=Michael H. |last=Carr |title=The Surface of Mars |url=https://archive.org/details/surfacemars00carr |url-access=limited |location= |publisher=Cambridge University Press |year=2007 |page=[https://archive.org/details/surfacemars00carr/page/n19 5] |isbn=978-0-521-87201-0}}</ref>
=== فازهای فشار بالا ===
[[File:Phase_diagram_of_water.svg|thumb|upright=3.3|center|[[نمودار فازی]] آب با فشار زیاد، یخ II، یخ III و غیره را تشکیل می‌دهد. محور فشار [[لگاریتم|لگاریتمی]] است. برای توضیحات دقیق این مراحل، به [[یخ]] مراجعه کنید.]]
در فشارهای بالا، آب دارای یک [[نمودار فازی]] پیچیده با ۱۵ مرحله شناخته شده یخ و چندین نقطه سه‌گانه است، از جمله ۱۰ تایی که مختصات آن در نمودار نشان داده شده‌است. به عنوان مثال، نقطه سه‌گانه در ۲۵۱ [[کلوین]] (معادل -۲۲ [[درجه سانتی گراد]]) مطابق با شرایط همزیستی [[یخ|یخ معمولی]]، یخ III و آب مایع، همه در تعادل است. همچنین برای همزیستی سه مرحله جامد، نقاط سه‌گانه وجود دارد، به عنوان مثال یخ II، یخ V و یخ VI در ۲۱۸ [[کلوین]] (یا −۵۵ [[درجه سانتی گراد]])) و ۶۲۰ مگاپاسکال (معادل ۶۱۲۰ [[اتمسفر]]).
== نقطه سه گانه چند ماده ==
| |||