115963

Wykres fazowy wody, zjawiska związane z przejściami fazowymi

Punkt potrójny - stan. w jakim dana substancja może istnieć w trzech stanach skupiana równocześnie w równow adze termodynamicznej. Punkt ten okr eślony jest przez temperaturę i ciśnienie punktu potrójnego. Na diagramie fazowym, ukazującym zależności ciśniaiia od tanpcratury stanów równowagi faz. jest to punkt przecięcia krzywych równowagi fazowej substancji odpowiadający stanowi równowagi trwałej trzech stanów skupiana (ciało stałe, ciecz. gaz).

Punkt potrójny jest wielkością charakterystyczną dla danej substancji, podawany jest w opisach substancji. Punkty potrójne niektóry di substancji są używane jako wzorce skali tanperatur Niektóre substancje nie mają punktu potrójnego, ponieważ nie występują we wszystkich trzech stanach skupiaiia. Przyczyną tego może być rozkład tych substancji w tanpaaturzc mniejszej od tanpcratury przejścia fazowego, niezależnie od ciśnienia.

Punkt potrójny wody

Woda w stanie ciekłym, lód i para w'odna są w równowadze (punkt potr ójny) w tempa aturze 0.01 °C (273.16 K) i ciśniaiiu 611.73 Pa. Tanperatura punktu potrójnego w^rody jest punktem odniesiona w definiowaniu termodynamicznych skal temperatur: Kelvina. Celsjusza i Rankinca.

Ciśnienie

Temperatura punktu potrójnego wody wyznaczana przy swobodnym dostępie powietrza atmosferycznego wynosi 0°C. Obniżane tanperatiuy jest spowodowane ciśniaiian atmosferycznym (o ok. 0,0075°C) i rozpuszczaniem się gazów' atmosferycznych w wodzie (dalsze 0,0025°C)[1],

Diagram fazowy wody ma nietypowy przebieg. Zgodnie z rownanian Clausiusa ciepło przemiany fazowej można wyrazić wzorem

%^TAV

L =

gdzie:

T - temperatura.

AV - zmiana objętości podczas przaniany fazowej.

dp

d T (pochodna ciśniaiia po tanperatur ze) jest szybkością zmiany ciśnienia przy zmianie tempa atury dla danego przejścia fazowego. Wielkość ta odpowiada nachylaiiu krzywej rozdziału faz. dokładniej jest równa tangaisowi kąta nachylana prostej stycznej do krzywej w danym punkcie. Dla krzywej rozdziahi faz ciecz-ciało stałe wielkość ta ma zwykle wartość dodatnią (krzywa jest rosnąca). Jeżeli temperatura rośnie, substancja topnieje i polna a ciepło (L > 0). Przy dodatniej wartości dp/dT oznacza to. Ze również AV musi być dodatnie, czyli wzrasta objętość cieczy w stosunku do fazy stałej. W przypadku wody jest odwrotnie Krzywa p(t), czyli dp/dT < 0. zatan objętość podczas topnienia maleje.