2.7 Trojný bod KO

V trojném bodu vody jsou v rovnováze:

a)  kapalná voda, led a vzduch nasycený vodní parou za standardního tlaku
b)  kapalná voda, led a vzduch nasycený vodní parou za teploty 0 °C
c)  kapalná voda, led a suchý vzduch za standardního tlaku
d)  kapalná voda, led a vodní pára

Výsledek

d) kapalná voda, led a vodní pára

Řešení

fig/trojny2.gif Trojný bod je stav systému, tvořeného čistou látkou, ve kterém jsou v rovnováze tři fáze – pevná, kapalná a plynná. Z Gibbsova fázového zákona

displaymath

kde v je počet stupňů volnosti, k je počet složek, f je počet fází a C je počet vazných podmínek, plyne, že v trojném bodu je nulový počet stupňů volnosti. Jinými slovy. Jsou-li u čisté látky v rovnováze tři fáze, není třeba zadávat žádný další údaj – stav systému je jednoznačně definován. Danému stavu pak přísluší určitá fixní hodnota teploty a tlaku. Pro vodu tyto hodnoty jsou TT = 273,16 K  (0,01 °C) a pT = 611 Pa.

Z uvedeného plyne, že má-li se jednat o trojný bod, nesmí být v systému žádná další látka (např. vzduch). Varianty a), b) a c) jsou tedy chybné.

Poznámka
Na obrázku je ukázka laboratorní realizace trojného bodu vody. Jedná se o zatavenou skleněnou ampuli, která obsahuje pouze chemicky čistou vodu. Před zatavením byla ampule evakuována, tzn. v plynné fázi se nachází pouze vodní pára. Tlak uvnitř ampule je roven tlaku nasycených par vody. Ve středu ampule je jímka, kolem které se pomocí vhodného chadicího média namrazí led. Po ustavení rovnováhy má systém definovanou teplotu a tlak.

Uvedené experimentální zařízení se používá ke kalibraci teploměrů, které se umísťují do jímky ve středu ampule.