ما هي النقطة الثلاثية للماء

إن النقطة الثلاثية هي مفهوم جديد للعقل، المادة في النقطة الثلاثية تكون في نفس الوقت سائلة وصلبة وغازية فما هي هذه النقطة؟

4 إجابات

من المعروف أنّ هناك 3 حالات يمكن للماء أن يتواجد فيها وهي الصلبة والسائلة والغازية كما يمكن له أن يتحول من أي تلك الحالات إلى أخرى. ولكن هناك حالةٌ خاصة يمكن أن يتواجد فيه الماء ضمن الحالات الثلاثة معاً في وقتٍ واحد وحينها نقول أنّ الماء يتواجد في النقطة الثلاثية.

ما هي النقطة الثلاثية للماء

من مخطط الحالة للماء يمكن أن نلاحظ أنّ حالة الماء تتعلق بعاملين هما درجة الحرارة والضغط المُطبّق. ويُقسم المخطط لـ3 مناطق هي منطقة الماء السائل، منطقة الماء الصلب ومنطقة الماء في حالته الغازية، ولكن عند درجة حرارة 0.01 سيليزيوس (273.16 كلفن) وضغط جوي 6.1166 ميلي بار نلاحظ أنّ المناطق الثلاثة تتلاقى في نقطة واحدة (النقطة الثلاثية) ويكون الماء حينها متواجداً بحالاته الثلاثة في حالة من التوازن الترموديناميكي، أما عند تغير القيم فإنّ أحد الحالات (على الأقل) يختفي.

النقطة الثلاثية للماء هي نقطة هامة للغاية فهي تُستخدم في معايرة الموازين الحرارية، كما أنّها استخدمت لتحديد مقياس الكلفن على أنّه يُساوي 1/273.16 من الفرق بينها وبين درجة الصفر المطلق.

أكمل القراءة

توجد المواد في الطبيعة في ثلاث حالات فيزيائيّة أو كما تسّمى أطوار المادة، وتشمل أطوار المادة كلًا من:

  • الحالة الصلبة.
  • الحالة السائلة.
  • الحالة الغازيّة.

فعلى سبيل المثال الحالة الطبيعيّة لوجود الأوكسجين في الطبيعة هي الحالة الغازيّة، والحالة الطبيعيّة لتواجد الحديد هي الحالة الصلبة، والحالة الطبيعيّة للزئبق هي السائلة، ويمكن أن نحوّل المادة من إحدى الحالات الفيزيائيّة إلى حالة أخرى عن طريق تطبيق شروط معينة، مثل تغيير درجة الحرارة أو الضغط المطبّق على المادة.

يتميّز الماء عن باقي المركبات في الطبيعة بأنّه يتوافر في جميع أطوار المادة وبشكل طبيعيّ، فيوجد الماء السائل، والثلج (الحالة الصلبة)، وبخار الماء، ويشير مصطلح النقطة الثلاثيّة للماء إلى النقطة التي يكون فيها الماء بجميع حالاته الفيزيائيّة في نفس الوقت؛ وهي من حالات التوازن الديناميكي الحراريّ الفريدة من نوعها، وتحدث هذه الحالة بتطبيق شروط خاصة والتي تشمل:

  • تطبيق درجة حرارة تساوي 273.16 كالفن (0.01 درجة مئويّة).
  • تطبيق ضغط مقداره 611.66 باسكال (حوالي 6.1166 ميلي بار).

ويجب الإشارة إلى أنّه عند الوصول إلى النقطة الثلاثيّة للماء، فإنّ جميع حالات الماء تبقى متوازنة أي أنّ نسبة كل من بخار الماء والثلج والماء السائل تبقى ثابتة. ويمكن تغيير الحالة الفيزيائيّة الكليّة للماء عن طريق إجراء تغيير طفيف في درجة الحرارة أو الضغط، وصنع خلل في حالة التوازن الديناميكي الحراريّ، وتكمن أهمية النقطة الثلاثيّة للماء بكونها المرجع الأساسي لمعايرة أجهزة قياس الحرارة، كما يعود لها الفضل في وضع تعريف علمي وفيزيائيّ لواحدة قياس الحرارة الكلفن.

أكمل القراءة

النقطة الثلاثية للماء هي عبارة عن درجة الحرارة والضغط اللذين من الممكن أن يتواجد عندهما الماء في وضع توازن في جميع حالاته الفيزيائية (السائلة والصلبة والغازية).

النقطة الثلاثية للماء

وبالاعتماد على اتفاقيات دولية فقد عينت النقطة الثلاثية للماء بقيمة تبلغ 273.16 كلفن أي ما يعادل 0.01 درجة مئوية، وضغط بخار الماء الجزئي قيمته 611.66 باسكال، عند هذه النقطة بالإمكان تغير حالة الماء إلى سائل أو جليد أو بخار عن طريق القيام ببعض التغيرات العشوائية البسيطة في قيم الضغط ودرجة الحرارة، وذلك حتى لو كانت قيم الضغط الكلي أعلى بشكل كبير من النقطة الثلاثية للماء، وذلك مع تحقق شرط أن الضغط الجزئي لبخار الماء تبلغ قيمته 611.66 باسكال.

النقطة الثلاثية للماء

وتعتبر النقطة الثلاثية للماء درجة حرارة نقطة معينة لمعايرة ميزان الحرارة، وفي هذه الاتفاقية يحدد حجم كلفن ليكون 1\273.16 وهذا للفرق بين درجة حرارة النقطة الثلاثية للماء والصفر المطلق.

إن مخطط طور الماء هو عبارة عن مخطط لدرجة حرارة ضغط الماء، بحيث يظهر كيف تتوافق جميع الحالات الفيزيائية للماء ضمن توازن حراري، حيث يظهر أنه في مرحلة التبخير تكون الحالة السائلة والغازية متوازنتان، وفي مرحلة الانصهار تكون الحالة الصلبة والسائلة متوازنتان، وفي حالة التسامي تكون الحالة الصلبة والغازية متوازنتان، ذلك لأن النقطة الوحيدة التي توجد فيها الحالات الثلاث للماء متوازنة هي النقطة الثلاثية للماء.

كما أن النقطة الثلاثية للماء تتناسب مع القيمة الدنيا للضغط عندما يكون الماء في حالته السائلة، وعندما تكون قيمة الضغط أقل منها فإن الجليد الذي يعتبر الحالة الصلبة للماء يتحول بواسطة التسخين إلى الحالة الغازية مباشرة دون المرور بالطور السائل وتسمى هذه العملية ” التسامي”، ويعرف التسامي بأنه تغير حالة الماء مباشرة من الحالة الصلبة إلى الغازية دون المرور بالحالة السائلة.

أكمل القراءة

للمادة ثلاث حالات، يمكنها أن تتحول من واحدة لأخرى، وهذه الحالات الفيزيائية هي:

  1. الحالة غازية.
  2. الحالة سائلة.
  3. الحالة صلبة.

فالماء والذي يتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين، أيضًا تمر بتلك المراحل الثلاث؛ ثلج، ماء، بخار الماء، ويمكن أن تمر بعملية (التسامي) أي تتحول من الحالة الصلبة للغازية دون أن تمر بالحالة السائلة، لكن ما اُكتُشف حديثًا هو أن الماء يمكن أن يتواجد في تلك الحالات الفيزيائيّة الثلاث في نفس الوقت.

تعرف هذه المرحلة بالنقطة الثلاثية للماء، وتحدث بفعل عاملين وهما:

  1. الضغط.
  2. درجة الحرارة.

يتتطلب ضغط مقداره 611.66 باسكال، وفي نفس الوقت درجة حرارة 0.01 درجة سيليزيوس، عندها نحصل على ثلاث حالات للماء في آن واحد، وبتغيير أي من الضغط أو الحرارة فستتغير حالة الماء، أو المادة في العموم.

يتم استخدام النقطة الثلاثية للماء في معايرة أدوات قياس درجات الحرارة، حيث انها تعتبر من الثوابت ولا يمكن تغيير أي من عوامل الحصول عليها، إذ إن أي تغيير تغيير في الشروط الفيزيائية سيؤدي إلى تحول الماء إلى حالة من الحالات الفيزيائية الثلاث، لذلك تُعتبر النقطة الثلاثية للماء مقياس حاسم، ودقيق.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي النقطة الثلاثية للماء"؟