Punto triple para niños
El punto triple es un momento muy especial para una sustancia. Imagina que tienes hielo, agua líquida y vapor de agua, ¡todos juntos y en equilibrio! Esto significa que están en un balance perfecto, sin que uno se convierta completamente en otro.
Este punto único ocurre a una temperatura y una presión muy específicas. Es como una "huella digital" para cada sustancia.
Por ejemplo, el punto triple del agua se encuentra a una temperatura de 0,01 °C (o 273,16 K) y una presión de 611,73 Pa. Como estos valores son siempre los mismos para el agua, los científicos los usan para ajustar y hacer más precisos los termómetros.
Contenido
¿Qué es el punto triple del agua?
El punto triple del agua es la combinación exacta de presión y temperatura donde el hielo (sólido), el agua líquida y el vapor de agua (gaseoso) pueden existir juntos en un equilibrio estable. Esto sucede a 0,0098 °C y una presión de 611,73 pascales.
En estas condiciones, si haces cambios muy pequeños en la presión o la temperatura, puedes hacer que toda el agua se convierta en hielo, líquido o vapor. Es importante saber que, incluso si la presión total del ambiente es mucho mayor, si la presión del vapor de agua es la correcta, el sistema puede estar en el punto triple.
¿Qué pasa con el agua a diferentes presiones?
El agua tiene un comportamiento un poco especial. A presiones muy bajas, como las que hay en el espacio, el agua líquida no puede existir. Si calientas hielo en esas condiciones, se convierte directamente en vapor de agua sin pasar por el estado líquido. A este proceso se le llama sublimación.
Por otro lado, a presiones constantes por encima del punto triple, si calientas hielo, primero se derrite y se vuelve líquido, y luego, si sigues calentando, se convierte en gas (vapor).
Los científicos usaron la presión del punto triple del agua como referencia para medir la altura en Marte en la misión Mariner 9.
Puntos triples de otras sustancias
Muchas sustancias tienen su propio punto triple. Aquí te mostramos algunos ejemplos de sustancias comunes y sus puntos triples, con datos de la National Bureau of Standards de EE. UU. (ahora NIST):
| Sustancia | T(K) | P (kPa) |
|---|---|---|
| Acetileno | 192,4 | 120 |
| Amoniaco | 195,40 | 6,076 |
| Argón | 83,81 | 68,9 |
| Dióxido de carbono | 216,55 | 517 |
| Hidrógeno | 13,84 | 7,04 |
| Mercurio | 234,2 | 1,65 × 10−7 |
| Metano | 90,68 | 11,7 |
| Neón | 24,57 | 43,2 |
| Nitrógeno | 63,18 | 12,6 |
| Oxígeno | 54,36 | 0,152 |
| Agua | 273,16 | 0,61 |
| Xenón | 161,3 | 81,5 |
¿Para qué se usan las celdas de punto triple?
Las celdas de punto triple son herramientas especiales que se usan para calibrar (ajustar con mucha precisión) los termómetros. Estas celdas se llenan con una sustancia muy pura, como hidrógeno, argón, mercurio o agua. La pureza es tan alta que casi no tienen impurezas.
Gracias a su gran precisión, las celdas de punto triple son la base de un estándar internacional para calibrar termómetros, llamado ITS-90.
¿Existen puntos con más fases?
Normalmente, una sustancia pura solo puede tener tres fases (sólido, líquido, gas) en equilibrio en su punto triple. Pero si mezclamos varias sustancias, la cosa cambia.
Punto cuádruple
Si tienes una mezcla de dos sustancias, es posible encontrar un punto donde coexistan cuatro fases diferentes. Por ejemplo, en una mezcla, podrías tener dos tipos de sólidos, un líquido y un gas, todos en equilibrio.
Punto quíntuple
Con una mezcla de tres sustancias, ¡incluso podrías tener cinco fases en equilibrio! Un ejemplo es una mezcla de agua, sulfato de sodio y sulfato de magnesio. A una temperatura de 22 °C, pueden coexistir: vapor de agua, una mezcla líquida de las tres sustancias, y tres tipos diferentes de cristales sólidos.
El caso especial del helio
El helio es la única sustancia que no tiene un punto triple donde coexistan sólido, líquido y gas de la forma usual. En cambio, el helio tiene dos puntos triples diferentes:
- Uno donde coexisten dos tipos de helio líquido (llamados helio líquido I y helio superfluido II) y helio gaseoso.
- Otro donde coexisten helio líquido I, helio superfluido II y helio sólido.
Galería de imágenes
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En el diagrama de fase tridimensional del agua, el sistema se mueve a lo largo de la línea triple a medida que se cambia su volumen mientras tiene la presión del punto triple y la temperatura del punto triple.
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Véase también
En inglés: Triple point Facts for Kids
- Liofilización
- Punto de ebullición
- Punto de fusión
- Punto crítico (termodinámica)
