相與相變
三相點
想像一場絕妙的平衡:冰、液態水和水蒸氣全都同處一個容器裡,誰也壓不倒誰,全都處於穩穩的平衡之中。能讓這三方休戰的,恰好只有一種溫度和壓強的組合。那個精確的位置,就是三相點。
在相圖上,三相點是三條分界線——固液線、液氣線、固氣線——交匯於一點的地方。它是一種刀刃般的條件:溫度或壓強哪怕只動一點點,就會有一個相佔上風。正因為它如此尖銳確定、在世界任何地方都可重現,水的三相點(273.16 K,約 0.01 °C,壓強僅約 0.006 個大氣壓)長期被用來錨定開爾文溫標。
三相點之所以重要,是因為它用一個固定、通用的地標釘住了物質的相圖,也因為它解釋了日常裡的怪事——比如為什麼固態二氧化碳(乾冰)在常壓下會完全跳過液態階段。它的三相點壓強高於一個大氣壓,所以在常壓下乾冰只能是固體或氣體,絕不會是液體。
水的三相點位於 273.16 K、0.006 個大氣壓——壓強低到要想看見冰、水、蒸氣共存,你得把大部分空氣抽走。
三個相能夠共存的唯一一組條件。
別把三相點和臨界點搞混。三相點是固、液、氣三者相遇之處;臨界點則在液氣線的遠端,那裡液體和氣體合二為一。按吉布斯相律,單組分的三相點自由度為零——對那種物質來說是固定的。
又稱
另見