Puntu hirukoitz

Termodinamikan, substantzia baten puntu hirukoitz bat substantzia horren hiru fase (solido, likido eta gas egoerakoak adibidez) oreka termodinamikoan batera agertzen diren tenperaturari eta presioari dagokien puntua da.; fase-diagrama  batean sublimazio-, fusio- eta lurruntze-kurbak elkartzen diren puntuari dagozkion tenperaturak eta presioak xedatutakoa.

Adibidez, merkurioaren puntu hirukoitza 234,3156 K-eko tenperaturan  (−38,8344 °C; −37,9019 °F) eta 0,165 mPa-eko presioan (1,63×10−9 atm) dago kokatuta; eta urarena  273,16 K-eko tenperaturan (0,01 °C; 32,018 °F) eta 611,657 Pa-eko presioan (0,00603659 atm).

Polimorfoak diren substantziek solido-fase bat baino gehiago dute eta, solido-, likido- eta gas-faseetarako puntu hirukoitzaz gain, beste puntu hirukoitz batzuk izan ditzakete. Helio-4a ezohikoa da, adibidez, sublimazio/jalkitze kurbarik gabe, bere solido-fasea eta gas-fasea elkartzen diren puntu hirukoitzik ez daukalako. Horren ordez, lurrun-likido-superfluido puntu bat, solido-likido-superfluido puntu bat, solido-solido-likido puntu bat eta solido-solido-superfluido puntu bat ditu. Horietako bat ere nahastu behar ez dela puntu hirukoitzik ez den Lambda puntu-arekin.

Uraren puntu hirukoitza Nazioarteko Unitate Sisteman (SIean) tenperatura termodinamikoaren oinarrizko unitatea den Kelvina (K)Kelvin-aren definizioa ingelesez BIPM-ean. definitzeko erabili zen. 
Uraren puntu hirukoitza hasieran ez zen neurketa bidez finkatu, definizioz baino; baina hori 2019ko SIaren oinarrizko unitateen definizio berriekin aldatu zen. Gaur egun substantzia batzuen puntu hirukoitzak 1990ko nazioarteko tenperatura eskalaren (ITS-90) puntuak definitzeko erabiltzen dira; hidrogenoaren puntu hirukoitzetik (13,8033 K (−259,3467 °C) eta 7,04 kPa (0,0695 atm)) hasita eta uraren puntu hirukoitzeraino (273,16 K (0,01 °C) eta 611,657 Pa (0.00603659 atm)). 

"Puntu hirukoitza" terminoa James Thomson-ek sortu zuen, Lord Kelvin-en anaia.James Thomson (1873) "A quantitative investigation of certain relations between the gaseous, the liquid, and the solid states of water-substance", Proceedings of the Royal Society, 22: 27–36. 28. orrialdeko oin-ohar batetik: " … the three curves would meet or cross each other in one point, which I have called the triple point".

Uraren puntu hirukoitzak

Gas-likido-solido puntu hirukoitza


Puntu hirukoitzaren presioa baino txikiagoak diren presiotan ezin da egon ur likidorik. Puntu hirukoitzarena baino presio txikiagotan (kanpo-espazioan bezala), izotz solidoa presio konstantean berotzen denean zuzenean bihurtzen da ur-lurruna, Sublimazioa deritzon prozesu batean. Puntu hirukoitzarena baina presio handiagotan izotz solidoa presio konstantean berotzen denean  lehenik urtzen da, ur likido bilakatuz, eta gero, tenperatura handiagotan, lurruntzen da ur-lurrun bilakatuz.

Substantzia gehienetan gas-likido-solido puntu hirukoitzaren tenperatura, likidoa egon daitekeen tenperatura minimoa ere bada. Urarekin, ordea, ez da horrela, presio batzuetan (kPa batzuk ingurutik 632,4 MPa-eraino) izotz arruntaren urtze-tenperatura puntu hirukoitzarena baino txikiagoa delako, atzeko fase-diagraman ikusten den bezala. Puntu hirukoitzaren tenperatura baino apur bat txikiagoak diren tenperaturetan, tenperatura konstanteko konpresioekin ur-lurruna ur-izotz bilakatzen da lehenengo eta gero ur likido, presioa oraindino gehiago igoz gero berriro izotz bilakatzeko.

Uraren puntu hirukoitzeko presioa Mariner 9-ren Marterako misioan itsas maila definitzeko erreferentzia-puntu legez erabili zen. Misio berriagoek presioaren ordez laser bidezko altimetria eta grabitatearen bidezko neurketak erabili dituzte Marteko kotak zehazteko.

Uraren presio handiko faseak
Presio handietan, urak fase-diagrama konplexua du, ezagutzen diren 15 baino gehiago izotz-fase eta hainbat puntu hirukoitzekin, erakusten den fase-diagraman euren koordenatuak dituzten 10ak barne. Adibidez, 251,165 K (−21,985 °C) eta 210 MPa (2070 atm) puntu hirukoitza Ih izotza (izotz arrunta), III izotza eta ur likidoaren arteko orekari dagokiona da. Hiru fase solidoren arteko orekei dagozkien puntu hirukoitzak ere badaude, adibidez II izotza, V izotza eta VI izotzarena, 218 K (−55,15 °C) eta 620 MPa (6120 atm).

Atzerago agertzen den uraren fase-diagramak, beste gauza batzuez gain, hurrengoa ere erakusten du:
 presioa 209,9 MPa-ekoa baino handiagoa bada likidoarekin orekan egon daitezkeen presio handiko izotz-formen urtze-puntuen tenperatura presioarekin batera igotzen da.
 Tenperatura 273,16 K (0,01 °C) baino altuagoa denean ur-lurrunaren gaineko presioa handitzeak ur likidoa sortzen du lehenik eta gero presio handiko izotz forma bat. 
Tenperatura 251,165 eta 273,16 K arteko tartean badago, I izotza sortzen da lehenik, gero, 209,9 eta 1 MPa-eko presioen artean, ur likidoa, geroago III izotza edo V izotza eta geroago presio handiko beste izotz forma trinkoagoak.

Presio-ardatza logaritmikoa da. 
Fase hauen deskribapen zehatzak lortzeko, ikus Izotza.

+ Uraren hainbat puntu hirukoitz Faseak oreka egonkorrean Presioa Tenperatura ur likidoa, Ih izotza eta ur-lurruna 611,657 Pa 273,16 K (0,01 °C) ur likidoa, Ih izotza eta III izotza 209,9 MPa 251,165 K (−21,985 °C) ur likidoa, III izotza eta V izotza 350,1 MPa 256,164 K (−16,986 °C) ur likidoa, V izotza eta VI izotza 632,4 MPa 272,99 K (-0,16°C) Ih izotza, II Izotza eta III izotza 212,9 MPa 238,5 K (-34,65 °C) II izotza, III izotza eta V izotza 344,3 MPa 248,85 K (-24,3 °C) II izotza, V izotza eta VI izotza 620 MPa 218 K (-55,15 °C)

Punto hirukoitzeko gelaxkak
Puntu hirukoitzeko gelazkak termometroen kalibrazioan erabiltzen diren elementuak dira. Zehaztasunez lan egiteko, puntu hirukoitzeko gelaxkak normalean hidrogenoa, argona, merkurioa edo ura bezalako substantzia kimiko oso puru batez betetzen dira  (kalibratu nahi den tenperaturaren arabera). Substantzia horien purutasuna haietan gai kutsatzaileen kantitatea milioirena baino handiagoa ez izaterainokoa izan daiteke, batzuetan "sei bederatziko" izenaz deitua, substantziak %99,9999 puruak izateagatik. Konposizio isotopiko espezifikoak erabiltzen dira (urarentzat, VSMOW konposizioa), konposizio isotopikoen aldaketek puntu hirukoitzean aldaketak eragiten dituztelako. Puntu hirukoitzeko gelaxkak oso eraginkorrak dira tenperatura oso zehatzak eta errepikagarriak lortzeko, eta ITS90 izeneko termometroak kalibratzeko nazioarteko estandarra hidrogeno, neon, oxigeno, argon, merkurio eta ur-aren puntu hirukoitzeko gelaxketan oinarritzen da bere definitutako tenperatura-puntuetatik sei zehazteko.

Punto hirukoitzen taula
Taula honek hainbat substantzien gas-likido-solido puntu hirukoitzak zerrendatzen ditu. Besterik adierazi ezean, datuak AEBen National Institute of Standards and Technology-tik (NIST) hartu dira.

Substantzia  T [K] (°C)  p [kPa]* (atm) Azetilenoa    Amoniakoa    Argona    Artsenikoa    ButanoaIkus Butanoa (datuen orria)    Karbonoa (grafitoa)    Karbono dioxidoa    Karbono monoxidoa    Kloroformoa    Deuterioa    Etanoa    EtanolaIkus Etanola (datuen orria)    Etilenoa    Azido formikoaIkus Azido formikoa (datuen orria)    Helio-4a (lurrun-He-I-He-II)    Helio-4 (hcp−bcc−He-II)    Helio-4 (bcc−He-I−He-II)    Helio-4 (hcp−bcc−He-I)    HexafluoroetanoaIkus Hexafluoroetanoa (datuen orria)    Hidrogenoa    Hidrogeno-1a (Protiuma)a    Hidrogeno kloruroa    Iodoa   + Isobutanoa    Kriptona    Merkurioa    Metanoa    Neona    Oxido nitrikoa    Nitrogenoa   Oxido nitrosoa    Oxigenoa    Paladioa    Platinoa    Radona    (mono)Silanoa    Sufre dioxidoa    Titanioa    Uranio hexafluoruroa    Ura    Xenona    Zinka   
oharrak:
 Taulan agertzen diren zenbakietan puntuak eta komak trukatuta daude, ingelesez bezala.
 Konparaziorako, ikurrak horrela erabiliz, presio atmosferiko tipikoa (1 atm) 101.325 kPa-ekoa da.
 SIko unitateen definizio berriaren aurretik, uraren puntu hirukoitzaren tenperatura zehatza zen, 273.16 K.

Ikus, gainera
Puntu kritiko (termodinamika)
Gibbs-en faseen araua

Erreferentziak

Kanpoko estekak

Kategoria:Ezaugarri kimikoak
Kategoria:Fase aldaketak
Kategoria:Termodinamika
Kategoria:Gasak