unbekannter Gast
vom 30.12.2018, aktuelle Version,

Tripelpunkt

Phasendiagramm eines „gewöhnlichen“ Stoffes und des Wassers, jeweils mit Darstellung des Tripelpunktes und des Kritischen Punkts.

In der Thermodynamik ist der Tripelpunkt (auch Dreiphasenpunkt) der Zustand, beschrieben durch Druck und Temperatur, an dem drei Aggregatzustände eines Stoffes im thermodynamischen Gleichgewicht sind.

Der Tripelpunkt ist im Phasendiagramm der Schnittpunkt der beiden Phasengrenzlinien Sättigungsdampfdruck und Schmelzkurve.

Beispiel: Tripelpunkt des Wassers

Am Tripelpunkt kommen Wasserdampf, flüssiges Wasser und Eis gleichzeitig vor, und die Mengenverhältnisse der drei Phasen ändern sich nicht. Ständig verdampfen etwas Eis (Sublimation) und Wasser (Verdunstung) zu Wasserdampf, ebenso schmilzt etwas Eis zu Wasser. Gleichzeitig finden die drei gegenläufigen Prozesse im selben Umfang statt: Wasser gefriert, Wasserdampf kondensiert zu Wasser und friert direkt als Eis aus.

Der Tripelpunkt des Wassers liegt nach dem international akzeptierten Bestwert von Guildner, Johnson und Jones aus dem Jahre 1976 bei einem Druck von 611,657  0,010) Pa (ca. 6 mbar) und einer Temperatur von – durch Festlegung der Temperaturskala selbst – exakt 273,16 K (0,01 °C).[1]

Besonderheit Gibbssche Phasenregel

Der Tripelpunkt beschreibt auch gleichzeitig eine Besonderheit der Gibbsschen Phasenregel:

Der Freiheitsgrad f des Systems (eines Einkomponentensystems: N = 1 mit drei Phasen: P = 3) ist in Tripelpunkten nach der Phasenregel immer f = 0: Verändert man eine intensive Zustandsgröße, wird sofort das Gleichgewicht der Phasen verlassen. Dies ist auch der Grund dafür, dass es in einem einkomponentigen System keine 4 Phasengrenzlinien geben kann, die sich in einem Punkt treffen (hier wäre f = −1).

Skalenfixpunkte und andere Werte

Die Eindeutigkeit des Tripelpunkts liefert besonders gute Temperatur-Fixpunkte für die Kalibrierung der Skalen von Thermometern.

Gängige Tripelpunkt-Temperaturangaben, z. B. nach der Internationalen Temperaturskala von 1990, sind:

  • Wasser: exakt 273,16 K (0,01 °C) bei 611,657 (± 0,010) Pa
  • Quecksilber: exakt 234,3156 K (−38,8344 °C) bei 1,65·10−4 Pa

Weitere Temperaturen für Tripelpunkte liefert die ITS-90.

Tripelpunkte einiger Stoffe [2]
Stoff Temperatur Druck
Name Summenformel K °C bar
Wasser H2O 273,16 0,01 0,00611657
Sauerstoff O2 54,361 −218,789 0,0014633
Kohlendioxid CO2 216,592 −56,558 5,1795
Stickstoff N2 63,151 −209,999 0,12523
Ammoniak NH3 195,5 −77,65 0,061

Einzelnachweise

  1. Definition der Temperatureinheit Kelvin (K): SI Brochure 8th ed. Bureau International des Poids et Mesures, abgerufen am 2. Juni 2013.
  2. VDI-Gesellschaft Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen (Hrsg.): VDI-Wärmeatlas. 11. Auflage. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg 2013, ISBN 978-3-642-19980-6, Teil D.3 Thermophysikalische Stoffeigenschaften.