Soluzioni
  • Il punto triplo di una sostanza è un particolare stato termodinamico in corrispondenza del quale coesistono, in condizioni di equilibrio, i tre principali stati di aggregazione di una sostanza (solido, liquido e aeriforme).

    Più esplicitamente il punto triplo è individuato da una coppia di valori di temperatura e pressione (T,P) in cui gli stati solido, liquido e gassoso di una sostanza coesistono.

    Per fissare le idee, il punto triplo dell'acqua si manifesta alla temperatura di 273,16 kelvin (K) e alla pressione di 611,7 pascal (Pa)

    Punto triplo acqua → (273,16 K , 611,7 Pa)

    Ciò vuol dire in corrispondenza di questi valori l'acqua coesiste allo stato liquido, allo stato solido e sotto forma di vapore acqueo.

    È bene sapere e ricordare che il punto triplo di una sostanza è unico, cioè che non esiste nessun'altra possibile combinazione di temperatura e pressione tale per cui le tre fasi possano coesistere.

    Volendo dare una definizione di punto triplo breve e concisa possiamo affermare che, in Termodinamica, il punto triplo di una sostanza è la condizione di temperatura e pressione per cui le fasi liquida, solida e gassosa della sostanza coesistono in equilibrio termodinamico.

    Punto triplo nei diagrammi di stato

    Il punto triplo viene sempre indicato nel diagramma di stato (o diagramma di fase) di una sostanza, ed è il punto di raccordo tra la curva di sublimazione, la curva di saturazione e la curva di fusione.

    A tal proposito ricordiamo che un diagramma di fase è un diagramma cartesiano in cui vengono descritte le fasi di una sostanza al variare della temperatura (riportata sull'asse delle ascisse) e della pressione (riportata sull'asse delle ordinate).

    Per la sostanza considerata vengono rappresentate delle linee (dette curve) che indicano i cambiamenti di stato e, nello specifico:

    - la curva di sublimazione, che evidenzia le condizioni di temperatura e pressione (T,P) in cui la sostanza coesiste allo stato solido e allo stato gassoso;

    - la curva di saturazione, che è il tratto formato dai punti (T,P) in cui la sostanza coesiste agli stati liquido e gassoso;

    - la curva di fusione, in corrispondenza della quale la sostanza coesiste agli stati solido e liquido.

    Quale che sia la sostanza, le curve del relativo diagramma di fase si incontrano in un unico punto, in cui coesistono tutti e tre gli stati: il punto triplo della sostanza.

    Per fissare le idee possiamo prendere come riferimento il diagramma di stato dell'acqua, in cui la pressione è espressa in atmosfere e la temperatura in gradi Celsius.

     

    Digramma di stato acqua

    Diagramma di stato dell'acqua.

     

    Punto triplo delle principali sostanze

    La seguente tabella riporta i valori di temperatura e pressione del punto triplo per le sostanze più ricorrenti negli esercizi e nelle applicazioni fisiche.

    I valori di temperatura sono espressi sia in gradi Centigradi (°C) che in kelvin (K), mentre la pressione è riportata in atmosfere (atm) e in kilopascal (kPa).

    Poiché in generale il punto triplo dipende dalla composizione chimica, per cui i vari punti tripli sono calcolati per sostanze campione che hanno un elevatissimo grado di purezza.

     

    Sostanza

    Temperatura punto triplo (in kelvin)

    Temperatura punto triplo (in gradi centigradi)

    Pressione punto triplo (in atmosfere)

    Pressione punto triplo (in kilopascal)

    Acetilene

    192,4 K

    -80,7 °C

    1,184 atm

    120 kPa

    Acqua

    273,16 K

    0,01 °C

    6,037×10-3 atm

    0,6117 kPa

    Ammoniaca

    195,4 K

    -77,75 °C

    5,981×10-2 atm

    6,06 kPa

    Anidride carbonica

    216,55 K

    -56,6 °C

    5,102 atm

    517 kPa

    Anidride solforosa

    197,69 K

    -75,46 °C

    1,648×10-2 atm

    1,67 kPa

    Argon

    83,81 K

    -189,34 °C

    0,68 atm

    68,9 kPa

    Azoto

    63,18 K

    -209,97 °C

    0,1244 atm

    12,6 kPa

    Butano

    134,6 K

    -138,55 °C

    6,91×10-6 atm

    7×10-4 kPa

    Carbonio

    4765 K

    4491,85 °C

    100 atm

    10132 kPa

    Deuterio

    18,63 K

    -254,52 °C

    0,169 atm

    17,1 kPa

    Etanolo

    150 K

    -123,15 °C

    4,2×10-9 atm

    4,3×10-7 kPa

    Idrogeno

    13,84K

    -259,31 °C

    6,95×10-2 atm

    7,04 kPa

    Iodio

    386,65 K

    113,15 °C

    0,1191 atm

    12,07 kPa

    Mercurio

    234,2 K

    -38,95 °C

    1,63×10-9 atm

    1,65×10-7 kPa

    Metano

    90,68 K

    -182,47 °C

    0,115 atm

    11,7 kPa

    Monossido di carbonio

    68,1 K

    -205,05 °C

    0,1517 atm

    15,37 kPa

    Neon

    24,57 K

    -248,58 °C

    0,426 atm

    43,2 kPa

    Ossigeno

    54,36 K

    -218,79 °C

    1,5×10-3 atm

    0,152 kPa

    Platino

    2045 K

    1771,85 °C

    1,97×10-6 atm

    2×10-4 kPa

    Titanio

    1941 K

    1667,85 °C

    5,2×10-5 atm

    5,3×10-3 kPa

    Xeno

    161,3 K

    -111,85 °C

    0,804 atm

    81,5 kPa

    Zinco

    692,65 K

    419,5 °C

    6,4×10-4 atm

    6,5×10-2 kPa

     

    Punto triplo e punto critico

    Com'è facilmente intuibile, e come risulta evidente dal diagramma di stato dell'acqua riportato in precedenza, il punto triplo e il punto critico di una sostanza sono concetti ben distinti.

    Più precisamente, prende il nome di punto critico la coppia di valori temperatura pressione (T,P) al di sopra dei quali la sostanza si trova in uno stato non ben definito, nel quale non è più possibile rilevare una distinzione netta tra gas e liquido.

    Se vuoi saperne di più o se ti occorre una tabella con i punti critici delle principali sostanze, ti rimandiamo alla pagina dell'omonimo link.

    ***

    Per concludere ti segnaliamo il tool per il calcolo del punto triplo online.

    Risposta di Galois
 
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