In einem Phasendiagramm ist ein Tripelpunkt der Ort, an dem ein Stoff gleichzeitig als fester, flüssiger und gasförmiger Stoff existiert. Basierend auf atmosphärischem Druck und Temperatur haben Tripelpunkte sehr spezifische Werte und existieren im Gleichgewicht. Obwohl sie relativ wenige praktische Anwendungen haben, geben Tripelpunkte Wissenschaftlern Aufschluss über das Verhalten einer Substanz und werden verwendet, um Thermometer präzise zu kalibrieren.
Ein Phasendiagramm wird in der Thermodynamik am häufigsten verwendet, um die Bedingungen anzugeben, die für den Übergang eines Stoffes zwischen seinen drei Zuständen: fest, flüssig und gasförmig erforderlich sind. Diese Diagramme ähneln einem Diagramm, wobei die Temperatur entlang der x-Achse und normalerweise der Druck entlang der y-Achse aufgelistet ist. Bei einteiligen oder einfachen Einkomponentenstoffen wie Wasser bilden die Linien im Diagramm eine Y-Form. Jede der drei Linien des Y bezeichnet einen Zustand, und wo die drei sich verbinden, ist der Tripelpunkt.
Ein Stoff kann leicht in einem oder sogar zwei Zuständen in einem Temperaturbereich existieren. Zum Beispiel existiert Wasser unter 32 ° F (0 ° C;) als Eis, ein Feststoff. Erwärmen Sie das Eis über seinen Gefrierpunkt, und es beginnt zu schmelzen und existiert sowohl als Feststoff als auch als Flüssigkeit. Umgekehrt befindet sich Wasser über 32 ° C in einem flüssigen Zustand. Erhitzen Sie es und Dampf wird freigesetzt, wodurch es sowohl als Gas als auch als Flüssigkeit existieren kann.
Obwohl die Existenz in einem oder zwei Zuständen über einen Temperaturbereich auftreten kann, erfordert die gleichzeitige Existenz in allen drei Zuständen sehr einschränkende Bedingungen und wird daher nur unter bestimmten Umständen beobachtet. Zum Beispiel tritt der Tripelpunkt von Wasser bei einer Temperatur von 32.018°F (0.01°C) und einem Druck von 0.006 Atmosphären (atm) auf. Da Tripelpunkte so einschränkend sind, werden sie normalerweise nur in geschlossenen Systemen gesehen.
Der Tripelpunkt von Wasser hat jedoch tatsächlich eine praktische Anwendung außerhalb eines geschlossenen Systems. Es ist sein Tripelpunkt, der es Eisläufern ermöglicht, über das Eis zu gleiten. Der Druck des Körpergewichts eines Skaters auf die einzelne Kufe seiner Schlittschuhe erhöht die Temperatur des Eises gerade genug, während gerade genug Druck ausgeübt wird, um den Tripelpunkt des Wassers zu erreichen und es dem Skater zu ermöglichen, sich während des Dampfens über die Oberfläche der Flüssigkeit zu bewegen wird auch freigegeben.
Eine weitere praktische Anwendung von Tripelpunkten ist die Kalibrierung von Thermometern. Unter Verwendung einer Zelle, die Wasser oder flüssigen Stickstoff enthalten kann, und einer konstanten Temperatur dieser Zelle über einen festgelegten Zeitraum, kann ein Wissenschaftler die genaue Temperaturmessung bestimmen, die für ein genaues Thermometer erforderlich ist. Obwohl es viele Methoden zum Kalibrieren von Thermometern gibt, wird die Kalibrierung mit Tripelpunkten normalerweise als die genaueste angesehen.