त्रिक बिन्दु: Difference between revisions
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{{short description|Thermodynamic point where three matter phases exist}} | {{short description|Thermodynamic point where three matter phases exist}} | ||
[[Image:Phase-diag2.svg|thumb|एक विशिष्ट [[चरण आरेख]]। ठोस हरी रेखा अधिकांश पदार्थों पर लागू होती है; धराशायी हरी रेखा पानी के विषम व्यवहार को दर्शाती है | {{other uses|Tripoint|Tripoint (disambiguation)}} | ||
[[Image:Phase-diag2.svg|thumb|upright=1.6|एक विशिष्ट [[चरण आरेख]]। ठोस हरी रेखा अधिकांश पदार्थों पर लागू होती है; धराशायी हरी रेखा पानी के विषम व्यवहार को दर्शाती है]][[ऊष्मप्रवैगिकी|ऊष्मागतिकी]] के अनतर्गत, किसी पदार्थ का ट्रिपल प्वाइंट वह [[तापमान]] और [[दबाव|दाब]] होता है जिस पर उस पदार्थ की तीन [[चरण (पदार्थ)|अवस्थाएं]] ([[गैस]], [[तरल|द्रव]] और [[ठोस]]) [[थर्मोडायनामिक संतुलन|ऊष्मागतिकीय संतुलन]] में सह-अस्तित्व में होते हैं।<ref name="gold">{{GoldBookRef | title=Triple point |file=T06502 |year=1994}}.</ref> यह उस तापमान और दाब को कहा जाता है जहां [[उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण)|उर्ध्वपातन]], संलयन और [[वाष्पीकरण]] के ग्राफ़ एकत्र होते हैं। उदाहरण के लिए, पारा का ट्रिपल प्वाइंट {{convert|−38.8|°C|°F}} के तापमान और 0.165 [[पास्कल (यूनिट)|mPa]] के दाब पर होता है। | |||
ठोस, | द्रव्य के ठोस, द्रव और गैसीय अवस्थाओं के ट्रिपल प्वाइंट के अतिरिक्त, कई [[बहुरूपता (सामग्री विज्ञान)|पॉलीमॉर्फ्स]] वाले द्रव्यों के लिए ट्रिपल प्वाइंट में एक से अधिक ठोस अवस्था सम्मिलित हो सकती है। [[हीलियम-4]] इस मायने में असामान्य है कि इसमें कोई ऊर्ध्वपातन/ निक्षेपण वक्र नहीं होता है, अतः इसका ऐसा कोई ट्रिपल प्वाइंट नहीं होता जहाँ इसकी ठोस अवस्था अपनी गैस अवस्था से मिलती है। इसके स्थान पर, इसमें वाष्प-द्रव-अतिद्रव-बिंदु, ठोस-द्रव-अतिद्रव-बिंदु, ठोस-ठोस-द्रव-बिंदु, और एक ठोस-ठोस-अतिद्रव-बिंदु होता है। इनमें से किसी को भी लैम्ब्डा बिंदु के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो किसी भी प्रकार का ट्रिपल प्वाइंट नहीं होता है। | ||
जल का ट्रिपल प्वाइंट को [[राष्ट्रीय|आंतरराष्ट्रीय माप मापन प्रणाली]] (SI) में ऊष्मागतिक तापमान की मूल इकाई [[केल्विन]] को परिभाषित करने के लिए उपयोग किया गया था।<ref>[http://www1.bipm.org/en/si/base_units/ Definition of the kelvin] at BIPM.</ref> [[पानी|जल]] के ट्रिपल प्वाइंट के मान की परिभाषा के द्वारा निश्चित की गई थी मापन के बजाये, लेकिन 2019 की नई परिभाषा के साथ इसमें परिवर्तन हुआ। कई पदार्थों के ट्रिपल प्वाइंट्स का उपयोग आंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाने [[ITS-90]] में बिंदुओं को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, जो हाइड्रोजन के ट्रिपल प्वाइंट (13.8033 केल्विन) से जल के ट्रिपल प्वाइंट (273.16 केल्विन, 0.01 °C या 32.018 °F) तक हो सकते हैं। | |||
ट्रिपल | शब्द "ट्रिपल पॉइंट" 1873 में लॉर्ड केल्विन के भाई [[जेम्स थॉमसन (इंजीनियर)|जेम्स थॉमसन]] द्वारा गढ़ा गया था।<ref>James Thomson (1873) [https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=hvd.32044106377062;view=1up;seq=47 "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. From a footnote on page 28: " … the three curves would meet or cross each other in one point, which I have called the ''triple point''".</ref> | ||
== | ==जल का ट्रिपल प्वाइंट== | ||
=== गैस- | ===गैस-द्रव-ठोस ट्रिपल प्वाइंट=== | ||
{{see also| | {{2019 SI redefinition|date=January 2020}} | ||
[[File:Water-triple-point-20210210.gif|thumb|वैक्यूम पंप का उपयोग करके पानी 0°C पर उबलता है। | {{see also|जल के गुणधर्म#ट्रिपल प्वाइंट}} | ||
[[File:Water-triple-point-20210210.gif|thumb|वैक्यूम पंप का उपयोग करके पानी 0°C पर उबलता है।]]तरल जल, ठोस बर्फ और [[जल वाष्प]] को साम्यावस्था में सह-अस्तित्व में होने वाला दाब और तापमान का एकमात्र संयोजन प्रायः {{convert|273.1600|K|C F}} और {{convert|611.657|Pa|mbar atm}} के आंशिक वाष्प दाब पर होता है।<ref name="Wagner">[https://www.nist.gov/srd/upload/jpcrd477.pdf International Equations for the Pressure along the Melting and along the Sublimation Curve of Ordinary Water Substance]. W. Wagner, A. Saul and A. Pruss (1994), J. Phys. Chem. Ref. Data, '''23''', 515.</ref><ref name="Murphy">{{cite journal |doi=10.1256/qj.04.94 | volume=131 | issue=608 | title=वायुमंडलीय अनुप्रयोगों के लिए बर्फ और सुपरकूल्ड पानी के वाष्प दबावों की समीक्षा| year=2005 | journal=Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society | pages=1539–1565 | last1 = Murphy | first1 = D. M.| bibcode=2005QJRMS.131.1539M| s2cid=122365938 | url=https://zenodo.org/record/1236243 }}</ref> उस बिंदु पर, दाब और तापमान में अनियमित छोटे परिवर्तन करके सम्पूर्ण पदार्थ को बर्फ, जल या वाष्प में परिवर्तित करना संभव होता है। यदि किसी प्रणाली का कुल दाब जल के ट्रिपल प्वाइंट से बहुत उच्च हो, फिर भी यदि जल वाष्प का [[आंशिक दबाव]] 611.657 पास्कल है, तो प्रणाली को फिर भी जल के ट्रिपल प्वाइंट तक ले जाया जा सकता है। वास्तव में, अलग-अलग अवस्थाओं के बीच विभाजक सतहें भी पूरी तरह से समतल होनी चाहिए, पृष्ठ तनाव के प्रभाव को नष्ट करने के लिए। | |||
सबसे छोटा दबाव जिस पर तरल पानी मौजूद हो सकता है, वह पानी के त्रिगुण बिंदु के बराबर होता है, जिस पर गैस, तरल और ठोस चरण सह-अस्तित्व में हो सकते हैं। त्रिगुण बिंदु (बाह्य अंतरिक्ष के रूप में) के नीचे के दबावों पर, ठोस बर्फ जब निरंतर दबाव पर गरम किया जाता है, तो उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण) के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में सीधे जल वाष्प में परिवर्तित हो जाता है। त्रिगुण बिंदु से ऊपर, स्थिर दबाव पर गर्म करने पर ठोस बर्फ पहले तरल पानी बनाने के लिए पिघलती है, और फिर उच्च तापमान पर वाष्प बनाने के लिए वाष्पित या उबल जाती है। | सबसे छोटा दबाव जिस पर तरल पानी मौजूद हो सकता है, वह पानी के त्रिगुण बिंदु के बराबर होता है, जिस पर गैस, तरल और ठोस चरण सह-अस्तित्व में हो सकते हैं। त्रिगुण बिंदु (बाह्य अंतरिक्ष के रूप में) के नीचे के दबावों पर, ठोस बर्फ जब निरंतर दबाव पर गरम किया जाता है, तो उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण) के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में सीधे जल वाष्प में परिवर्तित हो जाता है। त्रिगुण बिंदु से ऊपर, स्थिर दबाव पर गर्म करने पर ठोस बर्फ पहले तरल पानी बनाने के लिए पिघलती है, और फिर उच्च तापमान पर वाष्प बनाने के लिए वाष्पित या उबल जाती है। | ||
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समुद्र के स्तर को परिभाषित करने के लिए एक संदर्भ बिंदु के रूप में [[मंगल ग्रह]] के [[मेरिनर 9]] मिशन के दौरान पानी के ट्रिपल बिंदु दबाव का उपयोग किया गया था। अधिक हाल के मिशन मंगल ग्रह पर ऊंचाई को परिभाषित करने के लिए दबाव के बजाय [[लेजर अल्टीमेट्री]] और गुरुत्वाकर्षण माप का उपयोग करते हैं।<ref>{{cite book |first=Michael H. |last=Carr |title=मंगल की सतह|url=https://archive.org/details/surfacemars00carr |url-access=limited |publisher=Cambridge University Press |year=2007 |page=[https://archive.org/details/surfacemars00carr/page/n19 5] |isbn=978-0-521-87201-0 }}</ref> | समुद्र के स्तर को परिभाषित करने के लिए एक संदर्भ बिंदु के रूप में [[मंगल ग्रह]] के [[मेरिनर 9]] मिशन के दौरान पानी के ट्रिपल बिंदु दबाव का उपयोग किया गया था। अधिक हाल के मिशन मंगल ग्रह पर ऊंचाई को परिभाषित करने के लिए दबाव के बजाय [[लेजर अल्टीमेट्री]] और गुरुत्वाकर्षण माप का उपयोग करते हैं।<ref>{{cite book |first=Michael H. |last=Carr |title=मंगल की सतह|url=https://archive.org/details/surfacemars00carr |url-access=limited |publisher=Cambridge University Press |year=2007 |page=[https://archive.org/details/surfacemars00carr/page/n19 5] |isbn=978-0-521-87201-0 }}</ref> | ||
=== उच्च दबाव चरण === | |||
===उच्च दबाव चरण=== | |||
उच्च दबावों पर, पानी में 15 ज्ञात बर्फ # चरणों और कई तिहरे बिंदुओं के साथ एक जटिल चरण आरेख होता है, जिसमें 10 निर्देशांक आरेख में दिखाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, 251 K (-22 °C) और 210 MPa (2070 atm) पर तिहरा बिंदु बर्फ Ih (साधारण बर्फ), बर्फ III और तरल पानी के सह-अस्तित्व की शर्तों के अनुरूप है, सभी संतुलन पर हैं। तीन ठोस चरणों के सह-अस्तित्व के लिए तीन बिंदु भी हैं, उदाहरण के लिए 218 K (-55 °C) और 620 MPa (6120 atm) पर बर्फ II, बर्फ V और बर्फ VI। | उच्च दबावों पर, पानी में 15 ज्ञात बर्फ # चरणों और कई तिहरे बिंदुओं के साथ एक जटिल चरण आरेख होता है, जिसमें 10 निर्देशांक आरेख में दिखाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, 251 K (-22 °C) और 210 MPa (2070 atm) पर तिहरा बिंदु बर्फ Ih (साधारण बर्फ), बर्फ III और तरल पानी के सह-अस्तित्व की शर्तों के अनुरूप है, सभी संतुलन पर हैं। तीन ठोस चरणों के सह-अस्तित्व के लिए तीन बिंदु भी हैं, उदाहरण के लिए 218 K (-55 °C) और 620 MPa (6120 atm) पर बर्फ II, बर्फ V और बर्फ VI। | ||
बर्फ के उन उच्च दबाव वाले रूपों के लिए जो तरल के साथ संतुलन में मौजूद हो सकते हैं, आरेख से पता चलता है कि पिघलने के बिंदु दबाव से बढ़ते हैं। 273 K (0 °C) से ऊपर के तापमान पर, जल वाष्प पर दबाव बढ़ने से पहले तरल पानी और फिर बर्फ का एक उच्च दबाव वाला रूप बनता है। सीमा में {{val|251|-|273|u=K}}, बर्फ I पहले बनता है, उसके बाद तरल पानी और फिर बर्फ III या बर्फ V, उसके बाद अन्य अभी भी सघन उच्च दबाव वाले रूप बनते हैं। | बर्फ के उन उच्च दबाव वाले रूपों के लिए जो तरल के साथ संतुलन में मौजूद हो सकते हैं, आरेख से पता चलता है कि पिघलने के बिंदु दबाव से बढ़ते हैं। 273 K (0 °C) से ऊपर के तापमान पर, जल वाष्प पर दबाव बढ़ने से पहले तरल पानी और फिर बर्फ का एक उच्च दबाव वाला रूप बनता है। सीमा में {{val|251|-|273|u=K}}, बर्फ I पहले बनता है, उसके बाद तरल पानी और फिर बर्फ III या बर्फ V, उसके बाद अन्य अभी भी सघन उच्च दबाव वाले रूप बनते हैं। | ||
[[File:Phase_diagram_of_water.svg|thumb|center|उच्च दाब सहित पानी का चरण आरेख बर्फ II, बर्फ III, आदि बनाता है। दबाव अक्ष लघुगणक है। इन चरणों के विस्तृत विवरण के लिए, Ice#Phases देखें। | [[File:Phase_diagram_of_water.svg|thumb|upright=3.3|center|उच्च दाब सहित पानी का चरण आरेख बर्फ II, बर्फ III, आदि बनाता है। दबाव अक्ष लघुगणक है। इन चरणों के विस्तृत विवरण के लिए, Ice#Phases देखें।]] | ||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
|+ The various triple points of water | |+The various triple points of water | ||
! Phases in stable equilibrium | !Phases in stable equilibrium | ||
! Pressure | !Pressure | ||
! Temperature | !Temperature | ||
|- | |- | ||
| liquid water, [[ice Ih|ice I<sub>h</sub>]], and water vapor | | liquid water, [[ice Ih|ice I<sub>h</sub>]], and water vapor | ||
| 611.657 Pa<ref>{{cite journal |doi=10.1256/qj.04.94 | volume=131 | issue=608 | title=Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications | year=2005 | journal=Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society | pages=1539–1565 | last1 = Murphy | first1 = D. M.| bibcode=2005QJRMS.131.1539M | s2cid=122365938 | url=https://zenodo.org/record/1236243 }}</ref> | | 611.657 Pa<ref>{{cite journal |doi=10.1256/qj.04.94 | volume=131 | issue=608 | title=Review of the vapour pressures of ice and supercooled water for atmospheric applications | year=2005 | journal=Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society | pages=1539–1565 | last1 = Murphy | first1 = D. M.| bibcode=2005QJRMS.131.1539M | s2cid=122365938 | url=https://zenodo.org/record/1236243 }}</ref> | ||
| 273.16 K (0.01 °C) | |273.16 K (0.01 °C) | ||
|- | |- | ||
| liquid water, ice I<sub>h</sub>, and [[ice III]] | | | ||
| 209.9 MPa | liquid water, ice I<sub>h</sub>, and [[ice III]] | ||
| 251 K (−22 °C) | |209.9 MPa | ||
|251 K (−22 °C) | |||
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| liquid water, ice III, and [[ice V]] | | liquid water, ice III, and [[ice V]] | ||
| 350.1 MPa | | | ||
| −17.0 °C | 350.1 MPa | ||
|−17.0 °C | |||
|- | |- | ||
| liquid water, ice V, and [[ice VI]] | |liquid water, ice V, and [[ice VI]] | ||
| 632.4 MPa | |632.4 MPa | ||
| 0.16 °C | |0.16 °C | ||
|- | |- | ||
| ice I<sub>h</sub>, [[Ice II]], and ice III | |ice I<sub>h</sub>, [[Ice II]], and ice III | ||
| 213 MPa | |213 MPa | ||
| −35 °C | |−35 °C | ||
|- | |- | ||
| ice II, ice III, and ice V | |ice II, ice III, and ice V | ||
| 344 MPa | |344 MPa | ||
| −24 °C | |−24 °C | ||
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| ice II, ice V, and ice VI | |ice II, ice V, and ice VI | ||
| 626 MPa | |626 MPa | ||
| −70 °C | |−70 °C | ||
|} | |} | ||
== ट्रिपल-पॉइंट सेल == | {{clear}} | ||
==ट्रिपल-पॉइंट सेल== | |||
[[थर्मामीटर]] के [[अंशांकन]] में ट्रिपल-पॉइंट सेल का उपयोग किया जाता है। सटीक कार्य के लिए, ट्रिपल-पॉइंट सेल आमतौर पर [[हाइड्रोजन]], [[आर्गन]], मरकरी या पानी (वांछित तापमान के आधार पर) जैसे अत्यधिक शुद्ध रासायनिक पदार्थ से भरे होते हैं। इन पदार्थों की शुद्धता इतनी हो सकती है कि एक लाख में केवल एक भाग दूषित होता है, जिसे सिक्स नाइन कहा जाता है क्योंकि यह 99.9999% शुद्ध होता है। एक विशिष्ट [[आइसोटोप]] रचना (पानी के लिए, [[वियना स्टैंडर्ड मीन ओशन वाटर]]) का उपयोग किया जाता है क्योंकि समस्थानिक संरचना में भिन्नता के कारण त्रिगुण बिंदु में छोटे परिवर्तन होते हैं। ट्रिपल-पॉइंट सेल अत्यधिक सटीक, प्रजनन योग्य तापमान प्राप्त करने में इतने प्रभावी हैं, कि थर्मामीटर के लिए एक अंतरराष्ट्रीय अंशांकन मानक जिसे 1990 का अंतर्राष्ट्रीय तापमान स्केल कहा जाता है। ITS-90 हाइड्रोजन, [[नियोन]], [[ऑक्सीजन]], आर्गन, पारा (तत्व ), और [[पानी (अणु)]] इसके परिभाषित तापमान बिंदुओं में से छह को चित्रित करने के लिए। | [[थर्मामीटर]] के [[अंशांकन]] में ट्रिपल-पॉइंट सेल का उपयोग किया जाता है। सटीक कार्य के लिए, ट्रिपल-पॉइंट सेल आमतौर पर [[हाइड्रोजन]], [[आर्गन]], मरकरी या पानी (वांछित तापमान के आधार पर) जैसे अत्यधिक शुद्ध रासायनिक पदार्थ से भरे होते हैं। इन पदार्थों की शुद्धता इतनी हो सकती है कि एक लाख में केवल एक भाग दूषित होता है, जिसे सिक्स नाइन कहा जाता है क्योंकि यह 99.9999% शुद्ध होता है। एक विशिष्ट [[आइसोटोप]] रचना (पानी के लिए, [[वियना स्टैंडर्ड मीन ओशन वाटर]]) का उपयोग किया जाता है क्योंकि समस्थानिक संरचना में भिन्नता के कारण त्रिगुण बिंदु में छोटे परिवर्तन होते हैं। ट्रिपल-पॉइंट सेल अत्यधिक सटीक, प्रजनन योग्य तापमान प्राप्त करने में इतने प्रभावी हैं, कि थर्मामीटर के लिए एक अंतरराष्ट्रीय अंशांकन मानक जिसे 1990 का अंतर्राष्ट्रीय तापमान स्केल कहा जाता है। ITS-90 हाइड्रोजन, [[नियोन]], [[ऑक्सीजन]], आर्गन, पारा (तत्व ), और [[पानी (अणु)]] इसके परिभाषित तापमान बिंदुओं में से छह को चित्रित करने के लिए। | ||
== तिहरे बिंदुओं की तालिका == | ==तिहरे बिंदुओं की तालिका== | ||
यह तालिका कई पदार्थों के गैस-तरल-ठोस त्रिगुण बिंदुओं को सूचीबद्ध करती है। जब तक अन्यथा उल्लेख नहीं किया जाता है, डेटा यू.एस. [[राष्ट्रीय मानक ब्यूरो]] (अब [[एनआईएसटी]], राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान) से आते हैं।<ref>{{cite book |first1=Yunus A. |last1=Cengel |first2=Robert H. |last2=Turner |title=थर्मल-द्रव विज्ञान के मूल तत्व|location=Boston |publisher=McGraw-Hill |year=2004 |page=78 |isbn=0-07-297675-6 }}</ref> | यह तालिका कई पदार्थों के गैस-तरल-ठोस त्रिगुण बिंदुओं को सूचीबद्ध करती है। जब तक अन्यथा उल्लेख नहीं किया जाता है, डेटा यू.एस. [[राष्ट्रीय मानक ब्यूरो]] (अब [[एनआईएसटी]], राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान) से आते हैं।<ref>{{cite book |first1=Yunus A. |last1=Cengel |first2=Robert H. |last2=Turner |title=थर्मल-द्रव विज्ञान के मूल तत्व|location=Boston |publisher=McGraw-Hill |year=2004 |page=78 |isbn=0-07-297675-6 }}</ref> | ||
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!width="170"|Substance !!width="160" data-sort-type=number| ''T'' [[[Kelvin|K]]] ([[Celsius|°C]]) !!width="230" data-sort-type=number| ''p'' [[[Pascal (unit)|kPa]]]* ([[Atmosphere (unit)|atm]]) | ! width="170" |Substance!! width="160" data-sort-type="number" |''T'' [[[Kelvin|K]]] ([[Celsius|°C]])!! width="230" data-sort-type="number" | | ||
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|align="left"| [[Acetylene]] | | align="left" |[[Acetylene]] | ||
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|align="left"| [[Arsenic]] | | align="left" |[[Arsenic]] | ||
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|align="left"| [[Butane]]<ref>See [[Butane (data page)]]</ref> | | align="left" | [[Butane]]<ref>See [[Butane (data page)]]</ref> | ||
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|align="left"| Carbon ([[graphite]]) | | align="left" |Carbon ([[graphite]]) | ||
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|align="left"| [[Carbon dioxide]] | | align="left" |[[Carbon dioxide]] | ||
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|align="left"| [[Carbon monoxide]] | | align="left" |[[Carbon monoxide]] | ||
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|align="left"| [[Ethane]] | | align="left" |[[Ethane]] | ||
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|align="left"| [[Ethanol]]<ref>See [[Ethanol (data page)]]</ref> | | align="left" |[[Ethanol]]<ref>See [[Ethanol (data page)]]</ref> | ||
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|align="left"| [[Ethylene]] | | align="left" |[[Ethylene]] | ||
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|align="left"| [[Formic acid]]<ref>See [[Formic acid (data page)]]</ref> | | align="left" |[[Formic acid]]<ref>See [[Formic acid (data page)]]</ref> | ||
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|align="left"| [[Helium-4]] (vapor−He-I−He-II)<ref name=Donnelly>{{cite journal| title=The Observed Properties of Liquid Helium at the Saturated Vapor Pressure | first1=Russell J.| last1=Donnelly| first2=Carlo F.| last2=Barenghi| journal=[[Journal of Physical and Chemical Reference Data]]| year=1998| volume=27| issue=6| pages=1217–1274| doi=10.1063/1.556028|bibcode = 1998JPCRD..27.1217D }}</ref> | | align="left" |[[Helium-4]] (vapor−He-I−He-II)<ref name="Donnelly">{{cite journal| title=The Observed Properties of Liquid Helium at the Saturated Vapor Pressure | first1=Russell J.| last1=Donnelly| first2=Carlo F.| last2=Barenghi| journal=[[Journal of Physical and Chemical Reference Data]]| year=1998| volume=27| issue=6| pages=1217–1274| doi=10.1063/1.556028|bibcode = 1998JPCRD..27.1217D }}</ref> | ||
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* तुलना के लिए, विशिष्ट वायुमंडलीय दबाव 101.325 kPa (1 atm) है। | *तुलना के लिए, विशिष्ट वायुमंडलीय दबाव 101.325 kPa (1 atm) है। | ||
* SI इकाइयों की नई परिभाषा से पहले, पानी का त्रिक बिंदु, 273.16 K, एक सटीक संख्या थी। | *SI इकाइयों की नई परिभाषा से पहले, पानी का त्रिक बिंदु, 273.16 K, एक सटीक संख्या थी। | ||
== यह भी देखें == | ==यह भी देखें== | ||
*[[महत्वपूर्ण बिंदु (थर्मोडायनामिक्स)]] | *[[महत्वपूर्ण बिंदु (थर्मोडायनामिक्स)]] | ||
* गिब्स का चरण नियम | *गिब्स का चरण नियम | ||
==संदर्भ== | ==संदर्भ== | ||
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==बाहरी संबंध== | ==बाहरी संबंध== | ||
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Revision as of 22:16, 6 June 2023
ऊष्मागतिकी के अनतर्गत, किसी पदार्थ का ट्रिपल प्वाइंट वह तापमान और दाब होता है जिस पर उस पदार्थ की तीन अवस्थाएं (गैस, द्रव और ठोस) ऊष्मागतिकीय संतुलन में सह-अस्तित्व में होते हैं।[1] यह उस तापमान और दाब को कहा जाता है जहां उर्ध्वपातन, संलयन और वाष्पीकरण के ग्राफ़ एकत्र होते हैं। उदाहरण के लिए, पारा का ट्रिपल प्वाइंट −38.8 °C (−37.8 °F) के तापमान और 0.165 mPa के दाब पर होता है।
द्रव्य के ठोस, द्रव और गैसीय अवस्थाओं के ट्रिपल प्वाइंट के अतिरिक्त, कई पॉलीमॉर्फ्स वाले द्रव्यों के लिए ट्रिपल प्वाइंट में एक से अधिक ठोस अवस्था सम्मिलित हो सकती है। हीलियम-4 इस मायने में असामान्य है कि इसमें कोई ऊर्ध्वपातन/ निक्षेपण वक्र नहीं होता है, अतः इसका ऐसा कोई ट्रिपल प्वाइंट नहीं होता जहाँ इसकी ठोस अवस्था अपनी गैस अवस्था से मिलती है। इसके स्थान पर, इसमें वाष्प-द्रव-अतिद्रव-बिंदु, ठोस-द्रव-अतिद्रव-बिंदु, ठोस-ठोस-द्रव-बिंदु, और एक ठोस-ठोस-अतिद्रव-बिंदु होता है। इनमें से किसी को भी लैम्ब्डा बिंदु के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो किसी भी प्रकार का ट्रिपल प्वाइंट नहीं होता है।
जल का ट्रिपल प्वाइंट को आंतरराष्ट्रीय माप मापन प्रणाली (SI) में ऊष्मागतिक तापमान की मूल इकाई केल्विन को परिभाषित करने के लिए उपयोग किया गया था।[2] जल के ट्रिपल प्वाइंट के मान की परिभाषा के द्वारा निश्चित की गई थी मापन के बजाये, लेकिन 2019 की नई परिभाषा के साथ इसमें परिवर्तन हुआ। कई पदार्थों के ट्रिपल प्वाइंट्स का उपयोग आंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाने ITS-90 में बिंदुओं को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, जो हाइड्रोजन के ट्रिपल प्वाइंट (13.8033 केल्विन) से जल के ट्रिपल प्वाइंट (273.16 केल्विन, 0.01 °C या 32.018 °F) तक हो सकते हैं।
शब्द "ट्रिपल पॉइंट" 1873 में लॉर्ड केल्विन के भाई जेम्स थॉमसन द्वारा गढ़ा गया था।[3]
जल का ट्रिपल प्वाइंट
गैस-द्रव-ठोस ट्रिपल प्वाइंट
तरल जल, ठोस बर्फ और जल वाष्प को साम्यावस्था में सह-अस्तित्व में होने वाला दाब और तापमान का एकमात्र संयोजन प्रायः 273.1600 K (0.0100 °C; 32.0180 °F) और 611.657 pascals (6.11657 mbar; 0.00603659 atm) के आंशिक वाष्प दाब पर होता है।[4][5] उस बिंदु पर, दाब और तापमान में अनियमित छोटे परिवर्तन करके सम्पूर्ण पदार्थ को बर्फ, जल या वाष्प में परिवर्तित करना संभव होता है। यदि किसी प्रणाली का कुल दाब जल के ट्रिपल प्वाइंट से बहुत उच्च हो, फिर भी यदि जल वाष्प का आंशिक दबाव 611.657 पास्कल है, तो प्रणाली को फिर भी जल के ट्रिपल प्वाइंट तक ले जाया जा सकता है। वास्तव में, अलग-अलग अवस्थाओं के बीच विभाजक सतहें भी पूरी तरह से समतल होनी चाहिए, पृष्ठ तनाव के प्रभाव को नष्ट करने के लिए।
सबसे छोटा दबाव जिस पर तरल पानी मौजूद हो सकता है, वह पानी के त्रिगुण बिंदु के बराबर होता है, जिस पर गैस, तरल और ठोस चरण सह-अस्तित्व में हो सकते हैं। त्रिगुण बिंदु (बाह्य अंतरिक्ष के रूप में) के नीचे के दबावों पर, ठोस बर्फ जब निरंतर दबाव पर गरम किया जाता है, तो उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण) के रूप में जाने वाली प्रक्रिया में सीधे जल वाष्प में परिवर्तित हो जाता है। त्रिगुण बिंदु से ऊपर, स्थिर दबाव पर गर्म करने पर ठोस बर्फ पहले तरल पानी बनाने के लिए पिघलती है, और फिर उच्च तापमान पर वाष्प बनाने के लिए वाष्पित या उबल जाती है।
अधिकांश पदार्थों के लिए गैस-तरल-ठोस ट्रिपल बिंदु भी न्यूनतम तापमान होता है जिस पर तरल मौजूद हो सकता है। पानी के लिए, हालांकि, यह सच नहीं है क्योंकि साधारण बर्फ का गलनांक दबाव के कार्य के रूप में घटता है, जैसा कि चरण आरेख में धराशायी हरी रेखा द्वारा दिखाया गया है। तिहरे बिंदु के ठीक नीचे के तापमान पर, स्थिर तापमान पर संपीड़न जल वाष्प को पहले ठोस और फिर तरल में बदल देता है (पानी की बर्फ का घनत्व तरल पानी की तुलना में कम होता है, इसलिए दबाव बढ़ने से द्रवीकरण होता है)।
समुद्र के स्तर को परिभाषित करने के लिए एक संदर्भ बिंदु के रूप में मंगल ग्रह के मेरिनर 9 मिशन के दौरान पानी के ट्रिपल बिंदु दबाव का उपयोग किया गया था। अधिक हाल के मिशन मंगल ग्रह पर ऊंचाई को परिभाषित करने के लिए दबाव के बजाय लेजर अल्टीमेट्री और गुरुत्वाकर्षण माप का उपयोग करते हैं।[6]
उच्च दबाव चरण
उच्च दबावों पर, पानी में 15 ज्ञात बर्फ # चरणों और कई तिहरे बिंदुओं के साथ एक जटिल चरण आरेख होता है, जिसमें 10 निर्देशांक आरेख में दिखाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, 251 K (-22 °C) और 210 MPa (2070 atm) पर तिहरा बिंदु बर्फ Ih (साधारण बर्फ), बर्फ III और तरल पानी के सह-अस्तित्व की शर्तों के अनुरूप है, सभी संतुलन पर हैं। तीन ठोस चरणों के सह-अस्तित्व के लिए तीन बिंदु भी हैं, उदाहरण के लिए 218 K (-55 °C) और 620 MPa (6120 atm) पर बर्फ II, बर्फ V और बर्फ VI।
बर्फ के उन उच्च दबाव वाले रूपों के लिए जो तरल के साथ संतुलन में मौजूद हो सकते हैं, आरेख से पता चलता है कि पिघलने के बिंदु दबाव से बढ़ते हैं। 273 K (0 °C) से ऊपर के तापमान पर, जल वाष्प पर दबाव बढ़ने से पहले तरल पानी और फिर बर्फ का एक उच्च दबाव वाला रूप बनता है। सीमा में 251–273 K, बर्फ I पहले बनता है, उसके बाद तरल पानी और फिर बर्फ III या बर्फ V, उसके बाद अन्य अभी भी सघन उच्च दबाव वाले रूप बनते हैं।
Phases in stable equilibrium | Pressure | Temperature |
---|---|---|
liquid water, ice Ih, and water vapor | 611.657 Pa[7] | 273.16 K (0.01 °C) |
liquid water, ice Ih, and ice III |
209.9 MPa | 251 K (−22 °C) |
liquid water, ice III, and ice V |
350.1 MPa |
−17.0 °C |
liquid water, ice V, and ice VI | 632.4 MPa | 0.16 °C |
ice Ih, Ice II, and ice III | 213 MPa | −35 °C |
ice II, ice III, and ice V | 344 MPa | −24 °C |
ice II, ice V, and ice VI | 626 MPa | −70 °C |
ट्रिपल-पॉइंट सेल
थर्मामीटर के अंशांकन में ट्रिपल-पॉइंट सेल का उपयोग किया जाता है। सटीक कार्य के लिए, ट्रिपल-पॉइंट सेल आमतौर पर हाइड्रोजन, आर्गन, मरकरी या पानी (वांछित तापमान के आधार पर) जैसे अत्यधिक शुद्ध रासायनिक पदार्थ से भरे होते हैं। इन पदार्थों की शुद्धता इतनी हो सकती है कि एक लाख में केवल एक भाग दूषित होता है, जिसे सिक्स नाइन कहा जाता है क्योंकि यह 99.9999% शुद्ध होता है। एक विशिष्ट आइसोटोप रचना (पानी के लिए, वियना स्टैंडर्ड मीन ओशन वाटर) का उपयोग किया जाता है क्योंकि समस्थानिक संरचना में भिन्नता के कारण त्रिगुण बिंदु में छोटे परिवर्तन होते हैं। ट्रिपल-पॉइंट सेल अत्यधिक सटीक, प्रजनन योग्य तापमान प्राप्त करने में इतने प्रभावी हैं, कि थर्मामीटर के लिए एक अंतरराष्ट्रीय अंशांकन मानक जिसे 1990 का अंतर्राष्ट्रीय तापमान स्केल कहा जाता है। ITS-90 हाइड्रोजन, नियोन, ऑक्सीजन, आर्गन, पारा (तत्व ), और पानी (अणु) इसके परिभाषित तापमान बिंदुओं में से छह को चित्रित करने के लिए।
तिहरे बिंदुओं की तालिका
यह तालिका कई पदार्थों के गैस-तरल-ठोस त्रिगुण बिंदुओं को सूचीबद्ध करती है। जब तक अन्यथा उल्लेख नहीं किया जाता है, डेटा यू.एस. राष्ट्रीय मानक ब्यूरो (अब एनआईएसटी, राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान) से आते हैं।[8]
Substance | T [K] (°C) | |
---|---|---|
Acetylene | 192.4 K (−80.7 °C) | 120 kPa (1.2 atm) |
Ammonia | 195.40 K (−77.75 °C) | 6.060 kPa (0.05981 atm) |
Argon | 83.8058 K (−189.3442 °C) | 68.9 kPa (0.680 atm) |
Arsenic | 1,090 K (820 °C) | 3,628 kPa (35.81 atm) |
Butane[9] | 134.6 K (−138.6 °C) | 7×10−4 kPa (6.9×10−6 atm) |
Carbon (graphite) | 4,765 K (4,492 °C) | 10,132 kPa (100.00 atm) |
Carbon dioxide | 216.55 K (−56.60 °C) | 517 kPa (5.10 atm) |
Carbon monoxide | 68.10 K (−205.05 °C) | 15.37 kPa (0.1517 atm) |
Chloroform | 175.43 K (−97.72 °C)[citation needed] | 0.870 kPa (0.00859 atm)[citation needed] |
Deuterium | 18.63 K (−254.52 °C) | 17.1 kPa (0.169 atm) |
Ethane | 89.89 K (−183.26 °C) | 1.1×10−3 kPa (1.1×10−5 atm) |
Ethanol[10] | 150 K (−123 °C) | 4.3×10−7 kPa (4.2×10−9 atm) |
Ethylene | 104.0 K (−169.2 °C) | 0.12 kPa (0.0012 atm) |
Formic acid[11] | 281.40 K (8.25 °C) | 2.2 kPa (0.022 atm) |
Helium-4 (vapor−He-I−He-II)[12] | 2.1768 K (−270.9732 °C) | 5.048 kPa (0.04982 atm) |
Helium-4 (hcp−bcc−He-II)[13] | 1.463 K (−271.687 °C) | 26.036 kPa (0.25696 atm) |
Helium-4 (bcc−He-I−He-II)[13] | 1.762 K (−271.388 °C) | 29.725 kPa (0.29336 atm) |
Helium-4 (hcp−bcc−He-I)[13] | 1.772 K (−271.378 °C) | 30.016 kPa (0.29623 atm) |
Hexafluoroethane[14] | 173.08 K (−100.07 °C) | 26.60 kPa (0.2625 atm) |
Hydrogen | 13.8033 K (−259.3467 °C) | 7.04 kPa (0.0695 atm) |
Hydrogen-1 (Protium)[15] | 13.96 K (−259.19 °C) | 7.18 kPa (0.0709 atm) |
Hydrogen chloride | 158.96 K (−114.19 °C) | 13.9 kPa (0.137 atm) |
Iodine[16] | 386.65 K (113.50 °C) | 12.07 kPa (0.1191 atm) |
Isobutane[17] | 113.55 K (−159.60 °C) | 1.9481×10−5 kPa (1.9226×10−7 atm) |
Krypton | 115.76 K (−157.39 °C) | 74.12 kPa (0.7315 atm) |
Mercury | 234.3156 K (−38.8344 °C) | 1.65×10−7 kPa (1.63×10−9 atm) |
Methane | 90.68 K (−182.47 °C) | 11.7 kPa (0.115 atm) |
Neon | 24.5561 K (−248.5939 °C) | 43.332 kPa (0.42765 atm) |
Nitric oxide | 109.50 K (−163.65 °C) | 21.92 kPa (0.2163 atm) |
Nitrogen | 63.18 K (−209.97 °C) | 12.6 kPa (0.124 atm) |
Nitrous oxide | 182.34 K (−90.81 °C) | 87.85 kPa (0.8670 atm) |
Oxygen | 54.3584 K (−218.7916 °C) | 0.14625 kPa (0.0014434 atm) |
Palladium | 1,825 K (1,552 °C) | 3.5×10−3 kPa (3.5×10−5 atm) |
Platinum | 2,045 K (1,772 °C) | 2×10−4 kPa (2.0×10−6 atm) |
Radon | 202 K (−71 °C) | 70 kPa (0.69 atm) |
(mono)Silane[18] | 88.48 K (−184.67 °C) | 0.019644 kPa (0.00019387 atm) |
Sulfur dioxide | 197.69 K (−75.46 °C) | 1.67 kPa (0.0165 atm) |
Titanium | 1,941 K (1,668 °C) | 5.3×10−3 kPa (5.2×10−5 atm) |
Uranium hexafluoride | 337.17 K (64.02 °C) | 151.7 kPa (1.497 atm) |
Water[4][5] | 273.16 K (0.01 °C) | 0.611657 kPa (0.00603659 atm) |
Xenon | 161.3 K (−111.8 °C) | 81.5 kPa (0.804 atm) |
Zinc | 692.65 K (419.50 °C) | 0.065 kPa (0.00064 atm) |
टिप्पणियाँ:
- तुलना के लिए, विशिष्ट वायुमंडलीय दबाव 101.325 kPa (1 atm) है।
- SI इकाइयों की नई परिभाषा से पहले, पानी का त्रिक बिंदु, 273.16 K, एक सटीक संख्या थी।
यह भी देखें
- महत्वपूर्ण बिंदु (थर्मोडायनामिक्स)
- गिब्स का चरण नियम
संदर्भ
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- ↑ 5.0 5.1 Murphy, D. M. (2005). "वायुमंडलीय अनुप्रयोगों के लिए बर्फ और सुपरकूल्ड पानी के वाष्प दबावों की समीक्षा". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. 131 (608): 1539–1565. Bibcode:2005QJRMS.131.1539M. doi:10.1256/qj.04.94. S2CID 122365938.
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- ↑ See Butane (data page)
- ↑ See Ethanol (data page)
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- ↑ 13.0 13.1 13.2 Hoffer, J. K.; Gardner, W. R.; Waterfield, C. G.; Phillips, N. E. (April 1976). "Thermodynamic properties of 4He. II. The bcc phase and the P-T and VT phase diagrams below 2 K". Journal of Low Temperature Physics. 23 (1): 63–102. Bibcode:1976JLTP...23...63H. doi:10.1007/BF00117245. S2CID 120473493.
- ↑ See Hexafluoroethane (data page)
- ↑ "Protium | isotope | Britannica".
- ↑ Walas, S. M. (1990). Chemical Process Equipment – Selection and Design. Amsterdam: Elsevier. p. 639. ISBN 0-7506-7510-1.
- ↑ See Isobutane (data page)
- ↑ "Silane-Gas Encyclopedia". Gas Encyclopedia. Air Liquide.
बाहरी संबंध
- Media related to त्रिक बिन्दु at Wikimedia Commons