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물의 삼중점

그만큼  트리플 포인트 물과 이 지점을 어떻게 처리해야 하는지는 공학에서 필수적인 지식입니다 (최근 대화에서 이 사실을 모르는 사람이 있었던 것 같아서요...). 재미있는 그림으로 요약되어 있으며, 이것이 기술 섹션이 아닌 '재미' 섹션에 있는 이유입니다. 꼭 알아야 할 내용입니다.

대부분의 사람들은 일상생활에서 물의 행동에 대해 다음과 같은 것만 배웁니다. 얼음을 가열하면 녹아서 액체 물이 되고, 그 액체를 가열하면 끓어서 수증기가 됩니다. 우리 대부분은 이러한 단순하고 선형적인 과정을 전부로 받아들입니다. 이는 아래 그림에서 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 빨간색 수평선에 불과합니다.

하지만 아주 특정한 조건 하에서는 이러한 질서정연한 순서가 완전히 무너집니다. 0.01°C(273.16 K)의 온도와 압력 불과 611.657파스칼, 즉 정상 대기압의 약 0.6%에 불과한 압력에서 물은 삼중점이라고 불리는 상태에 도달합니다. 삼중점에서는 얼음, 액체 상태의 물, 수증기가 모두 동시에 안정적인 평형 상태로 존재하며, 어느 한쪽이 다른 쪽보다 우세하지 않습니다. 이 지점에서 분자들은 끊임없이 동시에 얼고, 녹고, 증발하고, 응축되지만, 각 상의 상대적인 양은 단일 상태로 수렴하지 않고 완벽하게 일정하게 유지됩니다.

이것은 단순한 과학적 호기심이 아닙니다.

  • 과학에서 삼중점은 정확하고 재현 가능한 온도와 압력에서 발생하기 때문에 온도 척도를 정의하는 고정 기준점 역할을 해왔으며, 2019년 볼츠만 상수에 기반한 재정의 이전에는 273.16 K가 켈빈의 문자 그대로의 정의로 사용되었습니다.
  • 또한, 액체 상태를 거치지 않고 저압에서 한 상태에서 다른 상태로 이동할 수 있게 해주며, 이는 많은 산업 분야에 응용됩니다 (예: 동결건조에 사용되는 승화).

이는 물의 매우 유용한 상평형 그림으로 변환됩니다(출처: 위키피디아, 'Cmglee' 작성, CC BY-SA 3.0 라이선스).

물의 간략화된 상평형 그림
물의 간략화된 상평형 그림

그리고 이 세 단계가 모두 공존하는 관련 경험은 다음과 같습니다.

 

특히 물 이외의 다른 물질의 삼중점 표를 포함하여 위키피디아의 전체 문서를 참조하십시오. https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_point

다룬 주제: 삼중점, 물, 상평형도, 평형, 승화, 동결건조, 온도, 압력, 켈빈, 분자 거동, 물질의 상태, 산업 응용, 고정 기준점, 재현 가능한 조건, 과학적 호기심, 증발, 응축, ISO 9001, ASTM D 1160, ISO 17025, ASTM E2877, ISO 8601.

역사적 맥락

1860
1861
1865
1869
1871
1876
1877
1859
1861
1865
1868
1870
1873
1877
1880

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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