त्रिक बिन्दु

ऊष्मप्रवैगिकी में, किसी पदार्थ का त्रिगुण बिंदु वह तापमान और दबाव होता है जिस पर उस पदार्थ के तीन चरण (पदार्थ) (गैस, तरल और ठोस) थर्मोडायनामिक संतुलन में सह-अस्तित्व में होते हैं। यह वह तापमान और दबाव है जिस पर उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण), पिघलने और वाष्पीकरण वक्र मिलते हैं। उदाहरण के लिए, बुध का त्रिगुण बिंदु (तत्व) के तापमान पर होता है −38.8 °C और 0.165 मिलीपास्कल (यूनिट) का दबाव।

ठोस, तरल और गैस चरणों के लिए ट्रिपल बिंदु के अलावा, एक ट्रिपल बिंदु में एक से अधिक ठोस चरण शामिल हो सकते हैं, कई बहुरूपता (सामग्री विज्ञान) वाले पदार्थों के लिए। हीलियम-4 इस मायने में असामान्य है कि इसमें कोई ऊर्ध्वपातन/निक्षेपण वक्र नहीं है और इसलिए कोई त्रिगुण बिंदु नहीं है जहां इसका ठोस चरण इसके गैस चरण से मिलता है। इसके बजाय, इसमें वाष्प-तरल-सुपरफ्लुइड बिंदु, ठोस-तरल-सुपरफ्लुइड बिंदु, ठोस-ठोस-तरल बिंदु और ठोस-ठोस-सुपरफ्लुइड बिंदु होता है। इनमें से किसी को भी लैम्ब्डा बिंदु के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए, जो किसी भी प्रकार का त्रिगुण बिंदु नहीं है।

इकाइयों की अंतर्[[राष्ट्रीय प्रणाली]] (SI) में थर्मोडायनामिक तापमान की SI आधार इकाई, केल्विन को परिभाषित करने के लिए पानी के ट्रिपल बिंदु का उपयोग किया गया था। पानी के त्रिगुण बिंदु का मान माप के बजाय परिभाषा द्वारा तय किया गया था, लेकिन एसआई आधार इकाइयों की 2019 की पुनर्परिभाषा के साथ यह बदल गया। ITS-90 अंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाने में बिंदुओं को परिभाषित करने के लिए कई पदार्थों के त्रिगुण बिंदुओं का उपयोग किया जाता है, जो हाइड्रोजन के त्रिगुण बिंदु (13.8033 K) से लेकर जल के त्रिगुण बिंदु (273.16 K, 0.01 °C, या 32.018 F) तक होता है।.

ट्रिपल प्वाइंट शब्द 1873 में जेम्स थॉमसन (इंजीनियर), विलियम थॉमसन, प्रथम बैरन केल्विन के भाई द्वारा गढ़ा गया था।

गैस-तरल-ठोस ट्रिपल बिंदु
दबाव और तापमान का एकल संयोजन जिस पर तरल पानी, ठोस बर्फ और जल वाष्प एक स्थिर संतुलन में सह-अस्तित्व में हो सकते हैं, ठीक उसी पर होता है 273.1600 K और आंशिक वाष्प दाब 611.657 Pa. उस बिंदु पर, दबाव और तापमान में मनमाने ढंग से छोटे परिवर्तन करके पूरे पदार्थ को बर्फ, पानी या वाष्प में बदलना संभव है। भले ही सिस्टम का कुल दबाव पानी के तिहरे बिंदु से काफी ऊपर हो, बशर्ते कि जल वाष्प का आंशिक दबाव 611.657 पास्कल (इकाई) हो, तब भी सिस्टम को पानी के तिहरे बिंदु तक लाया जा सकता है। सख्ती से बोलते हुए, सतह के तनाव के प्रभाव को नकारने के लिए, विभिन्न चरणों को अलग करने वाली सतहों को भी पूरी तरह से सपाट होना चाहिए।

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