Что значит "тройная точка"

состояние равновесного сосуществования. Тройная точка воды трех фаз вещества, обычно твердой, жидкой и газообразной. Температура тройной точки воды (точки сосуществования льда, воды и пара, рис.) равна 0,01°С (273,16 К) при давлении 6,1 гПа (4,58 мм рт. ст.).

в термодинамике, точка на диаграмме состояния , соответствующая равновесному сосуществованию трёх фаз вещества. Из фаз правила следует, что у химически индивидуального вещества (однокомпонентная система) при равновесии не может быть больше трёх фаз. Эти три фазы (например, твёрдая, жидкая и газообразная или, как у серы , жидкая и две аллотропные разновидности кристаллической) могут совместно сосуществовать только при определённых значениях температуры Т и давления р, определяющих на диаграмме р≈Т координаты Т. т. Для CO2, например, Тт. т. = 216,6 К, рт. т. = 5,12 атм, для Т. т. воды ≈ основной реперной точки абсолютной термодинамической температурной шкалы ≈ Тт. т. = 273,16 К (точно), рт. т. = 4,58 мм рм. см.

Тройна́я то́чка в однокомпонентной системе — точка схождения кривых двухфазных равновесий на плоской P—T- фазовой диаграмме , соответствующая устойчивому равновесию трёх фаз. Тройная точка нонвариантна , т. е. не допускает изменения ни одного из характеризующих её параметров состояния — ни температуры , ни давления . Индивидуальные вещества могут иметь несколько стабильных кристаллических фаз и вследствие этого несколько тройных точек. Если для индивидуального вещества существует тройная точка, соответствующая состоянию, в котором равновесные фазы находятся в различных агрегатных состояниях ( твёрдом , жидком и газообразном ), то она единственна, и её называют основной тройной точкой или фундаментальной точкой. Основная тройная точка не существует для гелия .

Поскольку координаты тройной точки задаются значениями P и T и не зависят от V, то на трёхмерной фазовой диаграмме P—T—V и её проекции на плоскость P—V равновесным состояниям трёх фаз соответствует тройная линия (triple line).

В основной тройной точке сходятся три моновариантные линии двухфазных равновесий: плавления (равновесие кристалл — жидкость ), кипения (равновесие жидкость — пар ) и возгонки . Гелий Не и Не не имеют основной тройной точки — в обоих случаях линии равновесия твёрдой фазы с жидкими (Не I и Не II) и жидких фаз с газообразной нигде не пересекаются. Другие вещества с такой особенностью неизвестны.

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, — но не накладывает ограничений на их агрегатное состояние. Поэтому в случае энантиотропии на диаграмме состояния помимо основной тройной точки появляются дополнительные тройные точки отвечающие:

• равновесию двух твёрдых фаз с жидкостью (например, аллотропных модификаций кристаллической серы — ромбической и моноклинной — и жидкой серы);
• равновесию двух твёрдых фаз с паром;
• равновесию трёх твёрдых фаз.

Возможно также появление метастабильных тройных точек, расположенные на пересечении линий метастабильных двухфазных равновесий . В случае монотропии появляется только метастабильная тройная точка.

Кристаллическая элементарная сера диморфна, поэтому на фазовой диаграмме серы имеются три стабильные тройные точки и одна метастабильная, каждая из которых отвечает условиям термодинамического равновесия трёх фаз:

• точка А : равновесие твёрдой ромбической S, твёрдой моноклинной S и газообразной серы S;
• точка В : равновесие твёрдой ромбической, твёрдой моноклинной и жидкой серы S;
• точка С : равновесие твёрдой моноклинной, расплавленной и газообразной серы;
• точка О : метастабильное равновесие между перегретой твёрдой ромбической, переохлаждённой жидкой и газообразной серой.

Как показывает фазовая диаграмма, ромбическая сера не может одновременно находиться в равновесии с расплавом и парами серы, поэтому в основной тройной точке твёрдая фаза представлена моноклинной серой. Метастабильная тройная точка появляется вследствие низкой скорости превращения одной кристаллической модификации серы в другую.

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

При увеличении числа компонентов системы 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). 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.

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