Wärmelehre - gilligan-online

7.4.6 Tripelpunkt – Koexistenz dreier Phasen
Die Forderung, dass die feste, die flüssige und die gasförmige Phase eines Stoffes
gleichzeitig nebeneinander existieren sollen, reduziert die Zahl der frei wählbaren
Zustandsvariablen auf null. Der Tripelzustand ist ein eindeutiger, festliegender Zustand,
bei dem sämtliche Zustandsvariablen eindeutige Werte haben.
Der Tripelpunkt des H 2 O ist der Fixpunkt für die Festlegung der absoluten Temperaturskala
(vgl. Abschnitt 2.3.3). Der Tripelpunkt des H 2 O lässt sich experimentell einfach
einstellen und auch über längere Zeitintervalle konstant halten. Es gilt für
• die Temperatur des Tripelpunktes T tr = 273,16 K oder ϑ tr = 0,01 C
• den Druck am Tripelpunkt p tr = 6,12 hPa
o
7.5 Phasendiagramm des Kohlenstoffdioxids (CO 2 )
Als weiteres Beispiel ist in Abb. 7-08 das Phasendiagramm von CO 2 quantitativ wiedergegeben.
Um einen großen Druckbereich darstellen zu können, ist für die Druckachse
ein logarithmischer Maßstab gewählt worden. Gezeichnet ist dabei nur der
interessante Bereich der drei Phasen fest, flüssig und gasförmig und die zwischen
ihnen liegenden jeweiligen Koexistenzkurven.
Die Sublimationsdruckkurve geht weiter bis zu T = 0 K . Dabei gibt es natürlich Grenzen
der Messbarkeit!
Der im Diagramm abgeschnittene Bereich der Schmelzdruckkurve ist noch nicht ausgemessen.
Wie bei fast allen Stoffen, ist für CO 2 die Steigung aller drei Koexistenzkurven
positiv.
Interessant ist die Sublimationsdruckkurve: Für Normdruck gehört zur Gleichgewichtskurve
die Temperatur ϑ = −78 o C .
Der Vorgang der Sublimation lässt sich deshalb im Hörsaal demonstrieren. Im Laufe
der Zeit verschwindet ein Stück festen Kohlenstoffdioxids ohne dass eine CO 2 -
Flüssigkeitslache entsteht.
Für die Verhältnisse in einer CO 2 -Flasche findet man bei Zimmertemperatur, dass
Flüssigkeit und Gas in dem Behälter gleichzeitig bei einem Druck von etwa
p = 50 bar existieren.
Die Abb. 7-08 enthält außerdem die experimentell bestimmten Daten, die zum Tripelpunkt
und zum kritischen Punkt des CO 2 gehören.
Wärmelehre – Abschnitt 7
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’Stoffe in verschiedenen Phasen’