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Titolo: punto triplo dell' acqua

Buona giornata a tutti voi.
 
Leggo   che   per  l' acqua  esistono  diverse  coppie 
pressione - temperatura    che  fan   si   che   questo 
fluido  si  presenti   contemporaneamente  nei  suoi
tre  stati  possibili  (ovvero solido, liquido, gassoso)
 
Non comprendo la ragione di ciò, occorrono  troppe
nozioni che non ho.  Se esiste un  modo per  capirlo
in modo  accessibile vi sarei   grato se   faceste   un 
tentativo. 
 
Però mi piacerebbe sapere, data una massa d'acqua
ben    definita,    in quali percentuali questa massa si 
distribuisce secondo questi tre stati. 
 
Sono a  conoscenza   della equaz. dei gas perfetti, la 
famosa legge  di   Boyle : PV = K, ma  non credo aiuti
un granchè. 
 
Da diverse letture mi pare di capire che in ogni caso 
l'acqua in condizioni normali (ossia alle coppie 
pressione - temperatura dove viviamo noi per capirci)
non si presenta MAI in forma esclusivamente liquida
ma ha sempre una parte vaporizzata che fugge dalla
superficie di continuo per rientrarvi poi in una sorta 
di equilibrio dinamico.  
 
Insomma mi rendo conto che la questione è molto 
complessa. 
 
Grazie

 Leggo 
 
Dove?

 di equilibrio dinamico. 
 
Per rientrarvi?
Non credo.
Il livello dell'acqua in una ciotola lasciata aperta diminuisce sempre col tempo, l'acqua evaporata non viene rimpiazzata.
Ma forse ti riferivi al mare?
 
Luciano Buggio
www.lucianobuggio.cpom

 .....
 
Ma no, leggi bene, esiste solo una coppia di valori (p,T) per la quale i tre stati di aggregazione dell'acqua possono coesistere in mutuo equilibrio. 
E' una questione topologica: qual'è il "punto triplo" di Italia-Francia-Svizzera?    :-)
 
-- 
    Elio Proietti
    Valgioie (TO)

 Ma no, leggi bene, esiste solo una coppia di valori (p,T) per la quale i tre stati di aggregazione dell'acqua possono coesistere in mutuo equilibrio.
 
Non ho seguito il thread, osservo che esistendo diverse fasi di ghiaccio d'acqua,
 
allora si riconoscono anche diversi punti tripli dell'acqua, v.:
 
https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_point#High-pressure_phases
 
 
 
Ciao
 
-- 
 
Giorgio Bibbiani

Il 23/09/23 08:46, Pangloss ha scritto:

Dipende da cosa ha letto Massimiliano (cfr domanda di JTS.
 
In ogni caso la formulazione in termini di stati (liquido , solido, gas) 
non è sufficientemente precisa. Lascerei perdere l'analogia topologica 
con le frontiere geografiche: quanti punti tripli di frontiera ci sono 
tra Cina, India e Nepal?
 
Invece va precisato il discorso sugli "stati di aggregazione".
 
Seguendo la classificazione che viene data a livello di scuole 
elementari, possiamo parlare di fase gassosa per un sistema che non ha 
volume proprio (riempie omogeneamente qualsiasi recipiente in cui venga 
messo), fase liquida quando c'e' un volume ma non una forma propria (la 
forma di un liquido si adatta a quella del recipiente) e fase sollida 
quando il sistema ha un proprio volume e anche una propria forma.
 
Questa classificazione può essere resa rigorosa ma per la questione che 
stiamo discutendo non è necessario. Vale invece la pena di notare che 
solido, liquido e gas definiti in questo modo, possono corrispondere a 
classi di stati con caratteristiche diverse. Il caso più evidente `e 
quello dei solidi. La stessa sostanza, in condizioni termodinamiche 
diverse può presentarsi in fasi solide diverse, rese evidenti 
p.es
. da 
forme diverse dei cristalli. Si parla allora di "fasi solide con diverse 
strutture cristalline". Meno noto, anche le fasi fluide (liquide e gas) 
possono presentarsi con caratteristiche diverse rendendo necessario 
introdurre anche per queste il concetto di fasi (fluide) diverse.
 
A questo punto possiamo avere diversi punti tripli. La topologia entra 
solo per dire che sono punti isolati: non possono esistere in sistemi a 
una componente linee di coesistenza tra tre fasi diverse. Solo punti 
isolati. Ma senza che debba essercene solo uno.
 
Giorgio

 isolati. Ma senza che debba essercene solo uno.
 
Ovviamente tu e Bibbiani avete ragione, ma visto il tono della domanda ho voluto rispondere a livello liceale.
Ricordo ancora come, studiando da perito industriale, il diagramma ferro-carbonio mi avesse fatto venire un mal di testa, analogo a quello che Newton dichiara di essersi procurato con il problema del moto della Luna!  :-)


 isolati. 
 
Mi ero totalmente dimenticato della definizione elementare di 
gas/liquido/solido.
 
Detto questo, ad istinto: per farci entrare la topologia è necessario 
che nei diagrammi P-V le fasi siano separate da delle linee. Questo è 
ragionevole, ma è necessario ipotizzarlo o ci arriviamo da ipotesi più 
fondamentali? Ci sono casi in cui non è vero?
 
Per esempio, dalle mie vaghe letture su Internet sul tema, i vetri *non* 
sono un controesempio.

 sono un controesempio.
 
La transizione liquido-vetro NON è una transizione tra stati 
termodinamici di equilibrio.
Giorgio


Leggo dagli interventi   che  seguono che questa tua     risposta è  volutamente 
semplificata in modo da essere compresa  anche  da me. E  mi  sta benissimo,
perchè meglio volar basso e capire qualcosa che volare a piacere e  non capire
un accidente. 
 
Un passo alla volta : 
se  prendo  una  pentola d'  acqua senza coperchio  e la  metto  sul  fornello, una 
volta arrivata a 100 gradi la temperatura (dell' acqua ovviamente)  non sale piu. 
Invece l' acqua comincia    a   trasformarsi  in vapore. In questo modo il sistema 
assorbe comunque energia ma  invece di usarla per aumentare la temperatura la 
utilizza per trasformare l' acqua in vapore. Ecco perchè smette di aumentare.
 
Durante questo processo che succede   alla pressione   dell' acqua ? Beh, se la 
pentola è scoperchiata dovrebbe comunque aumentare, se è vero che la pressione
è (microscopicamente) null' altro che la forza media esercitata dalla agitazione
termica delle molecole. 
Ne deduco che  allora arrivata ai 100 gradi anche la pressione non aumenta piu.
 
Se viceversa invece di somministrare calore lo sottraggo, in teoria (se è vero che
la Natura adora le simmetrie almeno quanto me) arrivato a    0  gradi la  T non si 
riduce piu perchè  in questo caso comincia a formarsi ghiaccio.  
E quindi nemmeno la pressione che andava via via riducendosi con il raffreddamento
 
In ambo i casi abbiamo un intervallo temporale durante il quale : 
- nel primo caso l' acqua coesiste in liquido e vapore. 
- nel secondo coesiste in liquido e ghiaccio. 
 
Due stati. Solo due.
 
Quale esperimento pratico si potrebbe fare per costringere l' acqua ad esistere in 
ben TRE  stati ? 
 

 ben TRE  stati ? 
 
Il punto triplo dell'acqua è usato per definire la scala internazionale delle temperature, precisamente si colloca  per definizione a 273.16 K (alias 0.01 C).
Poichè nel diagramma (p,T) il punto triplo si trova a pressione molto bassa (4.58 mm Hg) per raggiungerlo occorre disporre di una campana pneumatica collegata ad una buona pompa a vuoto.
Ho trovato un bel filmato didattico qui:
 
https://www.youtube.com/watch?v=HEzkHqWIiKM
 
 
Comunque ti consiglio di consultare anche un testo di fisica da liceo, perchè molte cose che scrivi sono inesatte.


 Il punto triplo dell'acqua è usato per definire la scala internazionale delle temperature, precisamente si colloca  per definizione a 273.16 K (alias 0.01 C).
 
...
 
Aggiungo per completezza e per altri lettori che dal 2019 la definizione del kelvin è cambiata,
 
cito dalla SI Brochure 9:
 
Le kelvin, symbole K, est l’unité de température thermodynamique du SI. Il est défini
en prenant la valeur numérique fixée de la constante de Boltzmann, k, égale à
1,380 649 × 10^�ˆ'23 lorsqu’elle est exprimée en J K^�ˆ'1, unité égale à kg m^2 s^�ˆ'2 K^�ˆ'1,
le kilogramme, le mètre et la seconde étant définis en fonction de h, c et Î"νCs.
 
e
 
La précédente définition du kelvin établissait la température du point triple de l’eau TTPW
comme étant exactement égale à 273,16 K. Étant donné que l’actuelle définition du kelvin
fixe la valeur numérique de k et non plus celle de TTPW, cette dernière doit désormais être
déterminée de façon expérimentale. Au moment de l’adoption de l’actuelle définition du
kelvin, TTPW était égale à 273,16 K avec une incertitude-type relative de 3,7 × 10^�ˆ'7
déterminée à partir des mesures de k réalisées avant la redéfinition.
 
Ciao
 
-- 
Giorgio Bibbiani


Ok
E grazie mille. Stasera mi guarderò il filmato e poi ripasserò sui miei libercoli :-)