Tripelpunkt


Tripelpunkt
Phasendiagramm eines „gewöhnlichen“ Stoffes und des Wassers, jeweils mit Darstellung des Tripelpunktes

In der Thermodynamik ist der Tripelpunkt (auch Dreiphasenpunkt) der Punkt, beschrieben durch Druck und Temperatur, an dem drei Phasen eines Systems im Gleichgewicht sind. Das bedeutet zum Beispiel für Wasser, dass Wasserdampf, flüssiges Wasser und Eis gleichzeitig vorkommen und sich die Mengenverhältnisse der drei Phasen am Tripelpunkt nicht ändern. — Es verdampft zwar immer – auch in diesem Zustand – etwas Eis zu Wasserdampf (Sublimation) und Wasser zu Wasserdampf (Verdunstung), gleichzeitig schmilzt auch Eis zu Wasser; auch die drei gegenläufigen Prozesse finden ständig im geringen Umfang statt: Wasser gefriert, Wasserdampf kondensiert zu Wasser und friert direkt als Eis aus. — Entscheidend ist, dass die Mengen von flüssigem Wasser, Eis und Wasserdampf am Tripelpunkt gleich bleiben. Wird es kälter, sind auch noch alle drei Phasen vorhanden, aber der Anteil des Eises wächst kontinuierlich zu Lasten von Wasser und Wasserdampf. Wird es wärmer oder nimmt der Druck ab, sind auch noch alle drei Phasen vorhanden, aber der Anteil des Eises schwindet kontinuierlich zu Gunsten von Wasser und Wasserdampf.

Inhaltsverzeichnis

Bedingungen

Der Tripelpunkt des Wassers liegt nach dem international akzeptierten Bestwert von Guildner, Johnson und Jones aus dem Jahre 1976 bei 611,657 ( ± 0,010) Pa (ca. 6 mbar) und 273,16 K (0,01 °C).

Besonderheit Gibbssche Phasenregel

Der Tripelpunkt beschreibt auch gleichzeitig eine Besonderheit der Gibbsschen Phasenregel:

f = NP + 2

Der Freiheitsgrad f des Systems (eines Einkomponentensystems: N = 1 mit drei Phasen: P = 3) ist in Tripelpunkten nach der Phasenregel immer f = 0: Verändert man eine intensive Zustandsgröße, wird sofort das Gleichgewicht der Phasen verlassen. Dies ist auch der Grund dafür, dass es in einem einkomponentigen System keine 4 Phasengrenzlinien geben kann, die sich in einem Punkt treffen (hier wäre f = −1).

Skalenfixpunkte

Die Eindeutigkeit des Tripelpunktes liefert besonders gute Temperatur-Fixpunkte für Skalen von Thermometern: eine wichtige Anwendung bei der Kalibrierung von Temperaturmessgeräten. Gängige Tripelpunkts-Temperaturangaben für diesen Zweck sind zum Beispiel:

  • Quecksilber: 234,31560 K (−38,83440 °C : −37,90192 °F : 421,76808 °Ra) bei 1,65*10-4 Pa
  • Wasser: 273,16000 K (0,01000 °C : 32,018 °F : 491,688 °Ra) bei 611,657 ± 0,010 Pa

Siehe auch

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