نقطة ثلاثية

مخطط أطوار المادة، تظهر فيه النقطة الثلاثية ( Triple point) ، والنقطة الحرجة (critical point ).

في الديناميكا الحرارية تعني النقطة الثلاثية أيضا نقطة الحالات الثلاثة للمادة : الحالة الصلبة ، والحالة السائلة ، والحالة الغازية ، حيث تتوجد تلك الحالات الثلاث عند نقطة معينة من درجة الحرارة و الضغط ، مع ثبات الحجم ، وتكون تلك الحالات للمادة في حالة اتزان عند تلك النقطة . وتتميز كل مادة بنقطتها الثلاثية الخاصة بها طبقا لخواصها الطبيعية والكيميائية .

وهذا يعني أنه بالنسبة للماء ، يتواجد الماء و البخار و الثلج جميعا عند النقطة الثلاثية بدون أن تتغير نسبة تواجدهم . ويحدث ان بتبخر الثلج مباشرة إلى بخار بدون أن يتحول أولا إلى ماء عم إلى بخار ، وذلك ما يُعرف بالتسامي ، كما يمكن عند تلك النقطة تحول السائل إلى بخار ، والثلج إلى ماء . كما يمكن للثلاثة عمليات العكسية أن تحدث في نفس الوقت ، وهذا ما يعني أن الثلاثة حالات توجد في حالة اتزان . أي يمكن للماء في نفس الوقت أن يتحول إلى ثلج ، والبخار إلى ثلج وماء . والمهم هنا أن الكمية من كل حالة تظل ثابتة لا تتغير . أما عند خفض درجة الحرارة عن تلك الدرجة أو رفع الضغط عن تلك النقطة الثلاثية فتظل الثلاثة حالات موجودة مع تغير نسبها . وبحسب تغييرنا لتلك الظروف من درجة حرارة و تغيير للضغط ، تبدأ إحدى الحالات في الاختفاء ويتبقى حالتين اثنتين في حالة إتزان . فمثلا عند رفع درجة الحرارة ورفع الضغط عن النقطة الثلاثية، تبدأ مرحلة اختفاء الثلج ويصبح الماء والبخار في حالة التوازن ، وهذا طبقا لمسار الخط الازرق في الشكل :مخطط الطور .

النقطة الثلاثية للماء

اتفق عالميا عام في عام 1976 على اعتبار النقطة الثلاثية للماء عند ضغط 611,657 باسكال (يعادل 006و0 بار أو 006و0 ضغط جوي ، و درجة حرارة 273,16 كلفن (تعادل 0,01 درجة مئوية).

وهي تُتخذ لمعايرة الترمومترات .

قاعدة جيبس لحالات المادة

وضع جيبس القاعدة التالية للنقطة الثلاثية ووصف عدد حالات المادة :

f = N − P + 2

حيث:

f عدد الإمكانيات للمادة أن تظهر في حالات مختلفة ،

عندما تكون N = 1 لمادة واحدة (نقية) تكون P = 3 (أي ثلاثة حالات ) ، ذلك لأنه طبقا للقاعدة f = 0 عند النقطة الثلاثية .

وهذا يعني أنه عند تغيير أحد الإحداثيات (درجة الحرارة أو الضغط أو الحجم ) عند النقطة الثلاثية ، يخرج النظام من حالة الاتزان . وهذا هو تفسير عدم وجود نظام ذو 4 حالات للمادة ، يمكن تواجدها جميعا في نقطة واحدة . (يستلزم ذلك أن تكون f = −1 .)

نقط للمعايرة

تجعل انفرادية النقطة الثلاثية خاصة هامة لمعايرة الترمومترات ، حيث تتخذ عدة نقاط ثلاثية لمواد مواد عالية النقاوة لإجراء المعايرة . من تلك المواد :

النقطة الثلاثية للزئبق 234,31560 كلفن (تعادل -38,83440 درجة مئوية وضغط 437,96808 باسكال،

النقطة الثلاثية للماء 273,16000 كلفن (تعادل 0,01000 درجة مئوية ) ، وضغط 611,657 باسكال.

أنظر أيضا ً

• نقطة حرجة
• مخطط الطور
• حالة سائلة
• حالة غازية
• مقياس درجة الحرارة