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水の三重点

水の簡略化された相図

The  triple point of water and how to move around this point is a しなければならない in engineering (I had a recent conversation where obviously it was not known… so here is a 楽しい 図解による要約(テクノロジーではなく「楽しい」セクションに掲載されている理由)。 必ず知っておくべき事項です。

ほとんどの人は、水の性質について日常生活レベルでしか学びません。氷を加熱すると溶けて液体になり、その液体を加熱すると沸騰して蒸気になる――これは単純で直線的な過程であり、ほとんどの人はこれを全てだと思っています。しかし、これは下の図の赤い水平線で示されており、左から右へと線上を移動しているだけです。

しかし、非常に特殊な条件下では、この秩序だったシーケンスは完全に崩壊します。温度が 0.01°C (273.16 K) で、 プレッシャー わずか611.657パスカル(通常の気圧の約0.6%)の圧力下で、水は三重点と呼ばれる状態に達します。そこでは、氷、液体の水、水蒸気がすべて同時に存在し、安定した平衡状態を保ち、どれか一つが他の状態よりも優勢になることはありません。この点では、分子は常に同時に凍結、融解、蒸発、凝縮を繰り返していますが、各相の相対的な量は完全に一定に保たれ、単一の状態に収束することはありません。

これは単なる科学的な好奇心ではない。

  • 科学において、三重点は正確で再現可能な温度と圧力で発生するため、温度スケールを定義するための固定基準点として機能してきました。273.16 Kは、2019年にボルツマン定数に基づいて再定義される以前は、ケルビンの文字通りの定義として機能していました。
  • it also permits to move from one state to another, at low pressure, without passing necessary in the liquid phase, with many industrial applications (ex.: sublimation used in the 凍結乾燥 -freeze drying-).

これは、この記事の冒頭に示されているような、非常に有用な水の相図に変換されます。 (出典: Wikipedia、“Cmglee” による CC BY-SA 3.0):

そして、これら3つの段階が共存する関連体験:

 

ウィキペディアの全文記事、特に水以外の物質の三重点表を参照してください。 https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_point

取り上げるトピック: 三重点、水、相図、平衡、昇華、凍結乾燥、温度、圧力、ケルビン、分子挙動、物質の状態、工業用途、固定アンカーポイント、再現可能な条件、科学的好奇心、蒸発、凝縮、ISO 9001、ASTM D 1160、ISO 17025、ASTM E2877、およびISO 8601。

歴史的背景

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1859
1861
1865
1868
1870
1873
1877
1880

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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