त्रिक बिन्दु

ऊष्मागतिकी के अनतर्गत, किसी पदार्थ का त्रिक बिंदु (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 त्रिक बिंदु −38.8 °C के तापमान और 0.165 mPa के दाब पर होता है।

द्रव्य के ठोस, द्रव और गैसीय अवस्थाओं के त्रिक बिंदु के अतिरिक्त, कई पॉलीमॉर्फ्स वाले द्रव्यों के लिए त्रिक बिंदु 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 त्रिक बिंदु 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 त्रिक बिंदु नहीं होता है।

जल का त्रिक बिंदु को आंतरराष्ट्रीय माप मापन प्रणाली (SI) में ऊष्मागतिक तापमान की मूल इकाई केल्विन को परिभाषित करने के लिए उपयोग किया गया था। जल के त्रिक बिंदु 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 त्रिक बिंदु्स का उपयोग आंतर्राष्ट्रीय तापमान पैमाने ITS-90 में बिंदुओं को परिभाषित करने के लिए किया जाता है, जो हाइड्रोजन के त्रिक बिंदु (13.8033 केल्विन) से जल के त्रिक बिंदु (273.16 केल्विन, 0.01 °C या 32.018 °F) तक हो सकते हैं।

शब्द "त्रिक बिंदु" 1873 में लॉर्ड केल्विन के भाई जेम्स थॉमसन द्वारा गढ़ा गया था।

गैस-द्रव-ठोस त्रिक बिंदु
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 त्रिक बिंदु से बहुत उच्च हो, फिर भी यदि जल वाष्प का आंशिक दबाव 611.657 पास्कल है, तो प्रणाली को फिर भी जल के त्रिक बिंदु 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।

उस न्यूनतम दाब पर जिस पर तरल जल विद्यामान हो सकता है, वह जल के त्रिक बिंदु के बराबर होता है, जहां गैस, द्रव और ठोस अवस्थाएं सहसंघ बना सकती हैं। त्रिक बिंदु से कम दाब (जैसे कि आउटर स्पेस में) पर जब ठोस बर्फ को नियत दाब पर गर्म किया जाता है, तो उसे उर्ध्वपातन प्रक्रिया के द्वारा सीधे जल वाष्प में परिवर्तित किया जाता है। त्रिक बिंदु से ऊपर, ठोस बर्फ को नियत दाब पर गर्म करने पर, यह सर्वप्रथम तरल जल के रूप में पिघलता है, और फिर बाद में वाष्प में परिवर्तित हो जाता है या उच्च तापमान पर वाष्प बनाने के लिए वाष्पित या उबलता है।

अधिकांश पदार्थों के लिए, गैस-द्रव-ठोस त्रिक बिंदु, तरल के विद्यामान होने का न्यूनतम तापमान भी होता है। हालांकि, जल के लिए यह सत्य नहीं है क्योंकि साधारण बर्फ का गलनांक दाब के फलन के रूप में कम होता है, जैसा कि फेज आरेख में असतत (डैश्ड) हरी रेखा द्वारा दिखाया गया है। त्रिक बिंदु से कुछ समय तक तापमानों में, नियत तापमान पर संपीड़न द्वारा जल वाष्प को सबसे पहले ठोस में परिवर्तित करता है और फिर तरल (जल के बर्फ का घनत्व तरल जल की तुलना में कम होता है, अतः दाब में वृद्धि करने से द्रवीकरण होता है)।

मंगल ग्रह की मेरिनर 9 मिशन के दौरान जल का त्रिक बिंदु दाब "समुद्री स्तर" को परिभाषित करने के लिए में संदर्भ बिंदु के रूप में उपयोग किया गया था। हाल के मिशन मंगल पर ऊंचाई को परिभाषित करने के लिए दाब के बजाय लेजर अल्टीमेट्री और गुरुत्वाकर्षण माप का उपयोग करते हैं।

उच्च दाब प्रावस्था
उच्च दाब में, जल का जटिल प्रावस्था आकृति होती है जिसमें 15 ज्ञात बर्फ के प्रावस्थाएं और कई त्रिक बिंदु्स होते हैं, जिनमें से 10 के निर्देशांकों को चार्ट में दिखाए गया  हैं। उदाहरण के लिए, 251 K (-22 °C) और 210 MPa (2070 atm) पर त्रिक बिंदु बर्फ Ih (साधारण बर्फ), बर्फ III और तरल जल की सहसंघ स्थितियों के लिए पर्याप्त होता है, जहाँ सभी संतुलन में होते हैं। तीन ठोस प्रावस्थाओं के सह-अस्तित्व के लिए भी त्रिक बिंदु्स होते हैं, उदाहरण के लिए, 218 K (-55 °C) और 620 MPa (6120 atm) पर बर्फ II, बर्फ V और बर्फ VI की सहसंघ स्थितियों के लिए।

उन उच्च दाब वाले बर्फ के रूप में जो तरल के संतुलन में विद्यामान हो सकते हैं, आरेख में दिखाया गया है कि गलनांक दाब के साथ बढ़ते हैं। 273 K (0 °C) से ऊपर के तापमानों में, जल वाष्प पर दाब बढ़ाने से पहले तरल जल और फिर उच्च दाब बर्फ के रूप में परिणाम प्राप्त होता है। $251 K$ की सीमा में, सर्वप्रथम बर्फ I बनती है, उसके पश्चात तरल जल और फिर बर्फ III या बर्फ V, और उसके पश्चात अन्य और भी अधिक सघन उच्च दबाव वाले रूप बनते हैं।



ट्रिपल-पॉइंट सेल
त्रिक बिंदु सेल्स को तापमापकों के अंशांकन में उपयोग किया जाता है। यथार्थ मापकर्म में, त्रिक बिंदु सेल्स सामान्यतः उच्चतम शुद्ध रासायनिक पदार्थ से भरा जाता है, जैसे हाइड्रोजन, आर्गन, मर्क्युरी, या पानी (जो चाहे उच्चतम तापमान हो)। इन पदार्थों की शुद्धता इतनी होती है कि एक मिलियन में से केवल एक भाग ही संदूषित पदार्थ (कंटामिनेंट) होता है, जिसे "सिक्स नाईन्स" कहा जाता है क्योंकि यह 99.9999% शुद्ध होता है। त्रिक बिंदु के क्षीण  परिवर्तनों के कारण जैविक आवश्यकता के आधार पर विशेष समस्थानिक संघटन (जल के लिए, वीएसएमओडब्ल्यू) का उपयोग किया जाता है। त्रिक बिंदु सेल्स इतना प्रभावी होता हैं कि तापमान मापकों के अंतर्राष्ट्रीय मानक कार्यक्रम आईटीएस-90 में हाइड्रोजन, नीयॉन, ऑक्सीजन, आर्गन, मर्क्युरी, और जल के त्रिक बिंदु सेल्स का उपयोग छह परिभाषित तापमान स्थानों का निर्धारण करने के लिए किया जाता है।

त्रिक बिंदुओं की तालिका
यह तालिका कई पदार्थों के गैस-द्रव-ठोस त्रिक बिंदु को सूचीबद्ध करती है। यदि अन्यथा निर्दिष्ट नहीं किया गया हो, तो डेटा अमेरिकी राष्ट्रीय मानक ब्यूरो (अब एनआईएसटी, राष्ट्रीय मानक एवं प्रौद्योगिकी संस्थान) से प्राप्त हुआ है।


 * तुलना के लिए, सामान्य वायुमंडलीय दाब 101.325 kPa (1 atm) होता है।
 * एसआई इकाइयों की नई परिभाषा से पहले, जल का त्रिक बिंदु, 273.16 के, एक यथार्थ संख्या है।

यह भी देखें

 * महत्वपूर्ण बिंदु (ऊष्मगतिकी)
 * गिब्स प्रावस्था नियम