水、シクロヘキサン、ベンゼンの三重点特性

の 三重点 熱力学の分野における用語は、熱力学的平衡状態にある物質の三相が同時に存在する温度および圧力を指す。この点はすべての物質に存在しますが、それらが達成される条件はそれぞれの物質によって大きく異なります。.

三重点は、特定の物質に対して同じタイプの複数の相を含むこともあります。つまり、2つの異なる固相、流体相、気体相が観察されます。ヘリウム、特にそのヘリウム-4同位体は、2つの個々の流体相を含む三重点の良い例です。.

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三重点の特徴

水の三重点は、国際単位系（SI）の熱力学的温度の基本単位であるケルビンを定義するために使用されます。この値は測定値ではなく定義により固定されています.

各物質の三重点は、物質の固相、液相、気相（そして特別な場合には他の相）の制限条件を示すことができるプロット図である相図を使用して観察することができます。それらは温度、圧力および／または溶解度の変化を及ぼす.

物質は、固体が液体と出会う融点で見つけることができます。それはまた、液体が気体と出会うその沸点でも見出すことができる。ただし、3つのフェーズすべてが達成されるのは、トリプルポイントです。これらの図は、後で見られるように、物質ごとに異なります。.

三重点は温度計の校正に効果的に使用でき、三重点セルを利用します。.

これらは、既知の温度および圧力条件との三重点にある、隔離された条件下（ガラスの「セル」内）の物質のサンプルであり、したがって温度計測定の精度の研究を容易にします。.

この概念の研究は、火星の探査にも使用されてきました。そこでは、1970年代の10年間に行われた任務中の海面の高さを知ることが試みられました。.

平衡状態で水が三相で共存する正確な圧力と温度の条件 - 液体の水、氷と蒸気 - は正確に273.16 K（0.01°C）の温度と水蒸気分圧で起こります。 611,656パスカル（0.00603659 atm）.

この時点で、温度または圧力の変化を最小限に抑えて、物質を3つの相のいずれかに変換することが可能です。システムの全圧が三重点に必要な圧力を超えて配置されていても、蒸気の分圧が611,656Paの場合、システムは三重点に等しく到達します。.

前の図で、三重点の表現（または 三重点, この値に達するために必要な温度と圧力によると、図が水のそれと似ている物質.

水の場合、この点は液体の水が存在し得る最小圧力に対応する。この三重点より低い圧力で（例えば、真空中で）そして定圧加熱が使用されるとき、固体の氷は液体を通過せずに直接水蒸気に変換するであろう。これは昇華と呼ばれるプロセスです.

この最低圧力を超えて（P_TP）、氷はまず融解して液体の水を形成し、そしてその後初めて氷が蒸発または沸騰して蒸気を形成する。.

多くの物質にとって、その三重点における温度値は液相が存在し得る最低温度であるが、これは水の場合には起こらない。前の図の緑色の点線で示されているように、水の場合、氷の融点は圧力に応じて低下するため、これは起こりません。.

高圧相では、水は非常に複雑な相図を持ち、次の図で視覚化される10の異なる三重点に加えて、15の既知の氷相が（異なる温度と圧力で）示されています。

高圧条件下では、氷は液体と平衡状態で存在する可能性があることに留意されたい。図は、融点が圧力とともに上昇することを示しています。一定の低温と圧力の上昇で、液相を通過せずに蒸気を直接氷に変換することができます。.

この図には、三重点が研究されている惑星（海面の地球と火星の赤道地域）で発生するさまざまな条件も示されています。.

この図から、実験者の介入だけではなく、大気圧と温度の理由から、三重点が場所によって異なることがわかります。.

シクロヘキサンは、Ｃの分子式を有するシクロアルカンである。₆H_12年. この物質は279.47 Kの温度と5,388 kPaの圧力にあるので、この物質は水の場合のように容易に再現できる三重点条件を有するという特異性を有する。.

これらの条件下で、化合物は、温度および圧力の最小の変化で沸騰し、凝固しそして溶融することが観察された。.

シクロヘキサンと同様の場合、ベンゼン（化学式Ｃを有する有機化合物₆H₆）実験室でトリプルポイント条件を簡単に再現した.

その値は278.5 Kと4.83 kPaなので、初心者レベルでこのコンポーネントを使って実験することも一般的です。.

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