त्रिक बिन्दु

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। 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 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। 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।

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 और 611.657 Pa के आंशिक वाष्प दाब पर होता है। 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।

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 $251 K$, 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।



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।


 * 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