Тройная точка

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Типичные виды фазовых диаграмм. Зелёная линия из точек показывает аномальное поведение воды
Фазовая диаграмма серы S8
Фазовая диаграмма 3Не. bcc — объёмоцентрированная кубическая (ОЦК)

Тройна́я то́чка в однокомпонентной системе — точка схождения кривых двухфазных равновесий на плоской фазовой диаграмме, соответствующая устойчивому равновесию трёх фаз[1][2]. Тройная точка нонвариантна, т. е. не допускает изменения ни одного из параметров состояния — ни температуры, ни давления[3][4]. Если для индивидуального вещества существует тройная точка, соответствующую состоянию, в котором равновесные фазы находятся в различных агрегатных состояниях (твёрдом, жидком и газообразном), то она единственна[5][6], и её называют основной тройной точкой[7][8][9].

В основной тройной точке сходятся три моновариантные линии двухфазных равновесий: плавления (равновесие кристалл — жидкость), кипения (равновесие жидкость — пар) и возгонки (равновесие кристалл — пар)[10]. Основная тройная точка не существует для гелия 3Не и 4Не — в обоих случаях линии равновесия твёрдой фазы с жидкими (Не I и Не II) и жидких фаз с газообразной нигде не пересекаются[11][12][13]. Другие вещества с такой особенностью неизвестны[12].

Единственность и нонвариантность основной тройной точки позволяет использовать её как репер температуры. В частности, температурная шкала Кельвина использует тройную точку воды в качестве опорной.

Правило фаз Гиббса ограничивает число сосуществующих фаз — однокомпонентная система в равновесии не может иметь больше трёх фаз[1][2], — но не накладывает ограничений на их агрегатное состояние. Поэтому в случае энантиотропии на диаграмме состояния помимо основной тройной точки появляются дополнительные тройные точки отвечающие:

Возможно также появление метастабильных тройных точек, расположенные на пересечении линий метастабильных двухфазных равновесий (или продолжений этих линий). В случае монотропии появляется только метастабильная тройная точка[3].

Гелий имеет дополнительные тройные точки. В них сосуществуют либо две жидкие фазы (Не I и Не II) и кристаллический гелий, либо две жидкие фазы и газообразный гелий[14]. Для воды в 1975 г. были известны семь дополнительных тройных точек, из них три — для трёх твёрдых фаз[15]. Современные данные см. в статье Фазовая диаграмма воды и на приведённой в этой статье диаграмме.

При увеличении числа компонентов системы (раствора или сплава) увеличивается и число независимых параметров, характеризующих эту систему. Для описания двухкомпонентной системы к температуре и давлению добавляют третий параметр, характеризующий состав системы. Нонвариантной в бинарной системе будет четверная точка (например, в системе соль — кристаллогидрат соли — водный раствор соли — водяной пар, когда газовая, жидкая и две твёрдые фазы находятся в равновесии)[4]. Трёхмерная диаграмма состояния бинарной системы имеет уже множество тройных точек, расположенных на тройной пространственной кривой. На плоской диаграмме равновесие трёх фаз для такой системы можно отобразить, если считать один из параметров постоянным. В общем случае тройные точки существуют на плоских диаграммах состояния систем с любым числом компонентов, если все параметры, определяющие состояние системы, кроме двух, фиксированы[1].

В трёхкомпонентной системе тройной точкой называют нонвариантную точку четырёхфазного равновесия расплава с тремя твёрдыми фазами (тройная эвтектическая точка, точка тройной эвтектики)[3][16][17].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 Физическая энциклопедия. Тройная точка (рус.).
  2. 1 2 Большая Советская Энциклопедия. Тройная точка (рус.).
  3. 1 2 3 Химическая энциклопедия, т. 5, 1998, с. 12.
  4. 1 2 Мюнстер А., Химическая термодинамика, 1971, с. 151.
  5. Жданов Л. С., Жданов Г. Л., Физика, 1984, с. 119.
  6. Мякишев Г. Я., Синяков А. З., Физика. Молекулярная физика. Термодинамика, 2010, с. 310.
  7. Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин, 1984, с. 22.
  8. Новиков И. И., Термодинамика, 1984, с. 215.
  9. Романюк В. Н. и др., Лабораторные работы (практикум) по дисциплине «Техническая термодинамика», ч. 2, 2003, с. 21.
  10. Химическая энциклопедия, т. 5, 1998, с. 12.
  11. Мюнстер А., Химическая термодинамика, 1971, с. 222.
  12. 1 2 Жданов Л. С., Жданов Г. Л., Физика, 1984, с. 121.
  13. Глаголев К. В., Морозов А. Н., Физическая термодинамика, 2007, с. 241.
  14. Глаголев К. В., Морозов А. Н., Физическая термодинамика, 2007, с. 242.
  15. Эйзенберг Д., Кауцман В., Структура и свойства воды, 1975, с. 95—96.
  16. Еремин Е. Н., Основы химической термодинамики, 1978, с. 329.
  17. Бобкова Н. М., Физическая химия тугоплавких материалов, 2007, с. 103.

Литература[править | править вики-текст]

  • Бобкова Н. М. Физическая химия тугоплавких неметаллических и силикатных материалов. — Минск: Вышэйшая школа, 2007. — 303 с. — ISBN 978-985-06-1389-9.
  • Глаголев К. В., Морозов А. Н. Физическая термодинамика. — 2-е изд., испр. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. — 270 с. — (Физика в техническом университете). — ISBN 978-5-7038-3026-0.
  • Еремин Е. Н. Основы химической термодинамики. — 2-е изд. — М.: Высшая школа, 1978. — 392 с.
  • Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Физика для средних специальных учебных заведений. — 4-е изд., испр. — М.: Наука, 1984. — 512 с.
  • Мякишев Г. Я., Синяков А. З. Физика. Молекулярная физика. Термодинамика. 10 класс. Профильный уровень. — 12-е изд., стереотип.. — М.: Дрофа, 2010. — 349 с. — ISBN 978-5-358-08873-3.
  • Мюнстер А. Химическая термодинамика. — М.: Мир, 1971. — 296 с.
  • Новиков И. И. Термодинамика. — М.: Машиностроение, 1984. — 592 с.
  • Романюк В. Н., Томкунас Е. В., Баук И. В., Тарасевич Л. В. Лабораторные работы (практикум) по дисциплине «Техническая термодинамика» для студентов теплоэнергетических специальностей. В 4-х частях. Часть 2. Реальный газ. — Минск: БелНТУ, 2003. — 104 с.
  • Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин / Отв. ред. И. И. Новиков. — АН СССР. Комитет научно-технической терминологии. Сборник определений. Вып. 103. — М.: Наука, 1984. — 40 с.
  • Химическая энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5: Триптофан — Ятрохимия. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
  • Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. — Л.: Гидрометеоиздат, 1975. — 280 с.

Внешние ссылки[править | править вики-текст]