Dans un diagramme de phases, un point triple est l’endroit où une substance existe simultanément sous forme de solide, de liquide et de gaz. Sur la base de la pression atmosphérique et de la température, les points triples ont des valeurs très spécifiques et existent en équilibre. Bien qu’ils aient relativement peu d’applications pratiques, les points triples renseignent les scientifiques sur le comportement d’une substance et sont utilisés pour étalonner avec précision les thermomètres.
Un diagramme de phase est le plus souvent utilisé en thermodynamique pour désigner les conditions nécessaires à une transition d’une substance entre ses trois états : solide, liquide et gazeux. Ces diagrammes ressemblent à un graphique, avec la température indiquée le long de l’axe des x et, généralement, la pression indiquée le long de l’axe des y. Pour les substances unaires ou simples à un composant, comme l’eau, les lignes du diagramme forment une forme en Y. Chacune des trois lignes du Y désignera un état, et où les trois se connectent est le point triple.
Une substance peut exister facilement dans un état ou même deux à une gamme de températures. Par exemple, l’eau sous 32°F (0°C) existe sous forme de glace, un solide. Réchauffez la glace au-dessus de son point de congélation et elle commence à fondre, existant à la fois sous forme solide et liquide. Inversement, l’eau au-dessus de 32°F (0°C;) est à l’état liquide. Chauffez-le et de la vapeur est libérée, ce qui lui permet d’exister à la fois sous forme de gaz et de liquide.
Bien qu’exister dans un ou deux états puisse se produire sur une plage de températures, exister dans les trois états en même temps nécessite des conditions très restrictives et n’est donc visible que dans des circonstances spécifiques. Par exemple, le point triple de l’eau se produit à une température de 32.018°F (0.01°C) et une pression de 0.006 atmosphère (atm). Étant donné que les points triples sont si confinés, ils ne sont généralement visibles que dans les systèmes fermés.
Le point triple de l’eau, cependant, a en fait une application pratique en dehors d’un système fermé. C’est sa triple pointe qui permet aux patineurs de glisser sur la glace. La pression du poids du corps d’un patineur sur la seule lame de ses patins augmente la température de la glace juste assez, tout en exerçant juste assez de pression, pour atteindre le point triple de l’eau et permettre au patineur de se déplacer à la surface du liquide tout en vapeur est également publié.
Une autre application pratique des points triples est l’étalonnage des thermomètres. En utilisant une cellule qui peut contenir de l’eau ou de l’azote liquide et en maintenant une température constante sur cette cellule pendant une période de temps fixe, un scientifique peut déterminer la lecture de température exacte nécessaire pour un thermomètre précis. Bien qu’il existe de nombreuses méthodes pour étalonner les thermomètres, l’étalonnage à l’aide de points triples est généralement considéré comme le plus précis.