Titik rangkap tiga adalah istilah dalam bidang termodinamika yang mengacu pada suhu dan tekanan dimana tiga fasa suatu zat berada secara bersamaan dalam keadaan kesetimbangan termodinamika. Poin ini ada untuk semua zat, meskipun kondisi di mana mereka dicapai sangat bervariasi di antara masing-masing zat.
Titik rangkap tiga juga dapat melibatkan lebih dari satu fase dari jenis yang sama untuk zat tertentu; yaitu, dua fase padat, fluida atau gas yang berbeda diamati. Helium, khususnya isotop helium-4, adalah contoh yang baik dari titik rangkap tiga yang melibatkan dua fase fluida individu: fluida normal dan superfluida.
Karakteristik titik tiga
Titik tripel air digunakan untuk menentukan kelvin, satuan dasar suhu termodinamika dalam sistem satuan internasional (SI). Nilai ini ditentukan oleh definisi, bukan diukur.
Titik rangkap tiga dari masing-masing zat dapat diamati dengan menggunakan diagram fase, yang merupakan grafik yang digambar yang memungkinkan untuk menunjukkan kondisi pembatas dari fase padat, cair, gas (dan lainnya, dalam kasus khusus) dari suatu zat saat itu mereka melakukan perubahan suhu, tekanan dan / atau kelarutan.
Suatu zat dapat ditemukan pada titik lelehnya di mana padatan bertemu dengan cairan; ia juga dapat ditemukan pada titik didihnya di mana cairan bertemu dengan gas. Namun, pada triple point ketiga fase tersebut tercapai. Diagram ini akan berbeda untuk setiap substansi, seperti yang akan kita lihat nanti.
Titik rangkap tiga dapat digunakan secara efektif dalam kalibrasi termometer, dengan memanfaatkan sel titik rangkap tiga.
Ini adalah contoh zat dalam kondisi terisolasi (di dalam "sel" kaca) yang berada pada titik tripelnya di bawah kondisi suhu dan tekanan yang diketahui, dan dengan demikian memfasilitasi studi tentang ketepatan pengukuran termometer.
Studi konsep ini juga telah digunakan dalam eksplorasi planet Mars, di mana upaya dilakukan untuk mengetahui permukaan laut selama misi yang dilakukan pada tahun 1970-an.
Titik tiga air
Kondisi tekanan dan suhu yang tepat di mana air hidup berdampingan dalam tiga fase kesetimbangannya - air cair, es, dan uap - terjadi pada suhu tepat 273,16 K (0,01 ºC) dan tekanan sebagian uap 611.656 pascal (0,00603659 atm).
Pada titik ini, konversi zat menjadi salah satu dari tiga fasa dimungkinkan dengan perubahan minimal pada suhu atau tekanannya. Meskipun tekanan total sistem bisa di atas yang dibutuhkan untuk titik tripel, jika tekanan parsial uap berada pada 611,656 Pa, sistem akan mencapai titik tripel dengan cara yang sama.
Gambar sebelumnya dapat mengamati representasi titik rangkap tiga (atau titik rangkap tiga, dalam bahasa Inggris) dari suatu zat yang diagramnya mirip dengan air, menurut suhu dan tekanan yang diperlukan untuk mencapai nilai ini.
Dalam kasus air, titik ini berhubungan dengan tekanan minimum di mana air dapat berada. Pada tekanan di bawah titik tripel ini (misalnya, dalam ruang hampa) dan ketika pemanasan bertekanan konstan digunakan, es padat akan langsung berubah menjadi uap air tanpa melalui cairan; Ini adalah proses yang disebut sublimasi.
Di luar tekanan minimum ini (P tp ), es pertama-tama akan meleleh membentuk air cair, dan hanya di sana es akan menguap atau mendidih membentuk uap.
Untuk banyak zat, nilai suhu pada titik tripelnya adalah suhu minimum di mana fasa cair dapat berada, tetapi hal ini tidak terjadi dalam kasus air. Untuk air hal ini tidak terjadi, karena titik leleh es berkurang sebagai fungsi tekanan, seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus hijau pada gambar sebelumnya.
Dalam fase tekanan tinggi, air memiliki diagram fase yang cukup kompleks, di mana lima belas fase es yang diketahui ditampilkan (pada suhu dan tekanan yang berbeda), di samping sepuluh titik tripel berbeda yang divisualisasikan pada gambar berikut:
Dapat dicatat bahwa, dalam kondisi tekanan tinggi, es dapat berada dalam kesetimbangan dengan cairan; diagram menunjukkan bahwa titik leleh meningkat dengan tekanan. Pada suhu rendah yang konstan dan tekanan yang meningkat, uap dapat langsung berubah menjadi es, tanpa melalui fase cair.
Kondisi berbeda yang terjadi di planet tempat titik rangkap tiga telah dipelajari (Bumi di permukaan laut dan di zona ekuator Mars) juga ditampilkan dalam diagram ini.
Diagram memperjelas bahwa titik tripel bervariasi tergantung pada lokasi karena alasan tekanan dan suhu atmosfer, dan bukan hanya karena intervensi pelaku eksperimen.
Titik tripel sikloheksana
Sikloheksana adalah sikloalkana yang memiliki rumus molekul C 6 H 12 . Zat ini memiliki kekhasan memiliki kondisi titik tripel yang dapat dengan mudah berkembang biak seperti halnya air, karena titik ini berada pada suhu 279,47 K dan tekanan 5,388 kPa.
Dalam kondisi ini, senyawa telah diamati mendidih, mengeras dan meleleh dengan perubahan suhu dan tekanan yang minimal.
Benzene triple point
Dalam kasus yang mirip dengan sikloheksana, benzena (senyawa organik dengan rumus kimia C 6 H 6 ) memiliki kondisi titik tripel yang mudah direproduksi di laboratorium.
Nilainya adalah 278,5 K dan 4,83 kPa, sehingga eksperimen dengan komponen ini di tingkat pemula juga biasa dilakukan.
Referensi
- Wikipedia. (sf). Wikipedia. Diperoleh dari en.wikipedia.org
- Britannica, E. (1998). Encyclopedia Britannica. Diperoleh dari britannica.com
- Kekuasaan, N. (sf). Daya nuklir. Diperoleh dari nuklir-power.net
- Wagner, W., Saul, A., & Prub, A. (1992). Persamaan Internasional untuk Tekanan di sepanjang Pencairan dan di sepanjang Kurva Sublimasi Air Biasa. Bochum.
- Penoncello, SG, Jacobsen, RT, & Goodwin, AR (1995). Formulasi Properti Termodinamika untuk Sikloheksana.