三重点：水，环己烷和苯的特性 - 物理

的三相点是在热力学的，指的的温度和压力，其中一种物质的三个阶段在热力学平衡的状态同时存在的场的术语。尽管所有物质的实现条件差异很大，但所有物质都存在这一点。

对于特定物质，三相点还可能涉及多个同类型的相。也就是说，观察到两种不同的固相，液相或气相。氦，尤其是其同位素氦4是一个很好的例子，它涉及到两个单独的流体相：正常流体和超流体。

三点特征

水的三相点用于定义开尔文，即国际单位制（SI）中热力学温度的基本单位。该值是通过定义而不是测量设置的。

可以通过使用相图来观察每种物质的三重点，这些相图是绘制的图，可以显示物质在固相，液相，气相（在特殊情况下，以及其他情况下）的极限条件。它们会改变温度，压力和/或溶解度。

可以在固体与液体相遇的熔点处找到一种物质。它也可以在液体与气体接触的沸点找到。但是，正是在三点实现了三个阶段。对于每种物质，这些图表将有所不同，如下所述。

通过使用三点电池，三点可以有效地用于温度计校准。

这些是在已知温度和压力条件下处于隔离状态（在玻璃“小室”中）处于其三点温度的物质样品，因此有助于研究温度计的测量精度。

对这一概念的研究还被用于火星行星的探索，在该过程中，人们试图在1970年代执行的任务中了解海平面。

水在三个阶段（液态水，冰和蒸汽）在平衡状态下共存的精确压力和温度条件发生在温度恰好为273.16 K（0.01ºC）且蒸汽分压为611.656帕斯卡（0.00603659 atm）。

在这一点上，只要温度或压力的变化很小，就可以将物质转化为三相。即使系统的总压力可能高于三相点所需的压力，但如果蒸气的分压为611.656 Pa，系统将以相同的方式达到三相点。

根据达到该值所需的温度和压力，可以在上图中观察到其图表类似于水的物质的三相点（或英语中的三相点）表示。

在水的情况下，该点对应于液态水可能存在的最小压力。在小于此三点的压力下（例如，在真空中），并且使用恒压加热时，固体冰将直接转化为水蒸气，而不会通过液体。这是一个称为升华的过程。

超过此最小压力（P _tp），冰将首先融化以形成液态水，只有在那儿冰才会蒸发或沸腾以形成蒸汽。

对于许多物质，其三相点处的温度值是可以存在液相的最低温度，但在水情况下不会发生。对于水，这不会发生，因为冰的熔点随压力而降低，如上图中的绿色虚线所示。

在高压相中，水具有相当复杂的相图，其中显示了十五个已知的冰相（在不同的温度和压力下），以及下图中显示的十个不同的三相点：

可以注意到，在高压条件下，冰可以与液体保持平衡；该图显示熔点随压力增加。在恒定的低温和不断增加的压力下，蒸气可以直接转化为冰，而不会通过液相。

此图还表示了研究三重点的行星（海平面和火星赤道带的地球）上发生的不同情况。

该图清楚地表明，由于大气压力和温度的原因，并且不仅仅是由于实验者的干预，三相点根据位置而变化。

环己烷是分子式为C ₆ H ₁₂的环烷。该物质具有三点条件的特性，如水一样，因为该点的温度为279.47 K，压力为5.388 kPa，因此很容易重现。

在这些条件下，观察到该化合物沸腾，固化和熔化，而温度和压力变化很小。

在与环己烷相似的情况下，苯（化学式为C ₆ H _6的有机化合物）具有三点条件，可在实验室轻松重现。

它的值为278.5 K和4.83 kPa，因此在初学者水平上对该组件进行实验也是很常见的。