相与相变
三相点
想象一场绝妙的平衡:冰、液态水和水蒸气全都同处一个容器里,谁也压不倒谁,全都处于稳稳的平衡之中。能让这三方休战的,恰好只有一种温度和压强的组合。那个精确的位置,就是三相点。
在相图上,三相点是三条分界线——固液线、液气线、固气线——交汇于一点的地方。它是一种刀刃般的条件:温度或压强哪怕只动一点点,就会有一个相占上风。正因为它如此尖锐确定、在世界任何地方都可重现,水的三相点(273.16 K,约 0.01 °C,压强仅约 0.006 个大气压)长期被用来锚定开尔文温标。
三相点之所以重要,是因为它用一个固定、通用的地标钉住了物质的相图,也因为它解释了日常里的怪事——比如为什么固态二氧化碳(干冰)在常压下会完全跳过液态阶段。它的三相点压强高于一个大气压,所以在常压下干冰只能是固体或气体,绝不会是液体。
水的三相点位于 273.16 K、0.006 个大气压——压强低到要想看见冰、水、蒸气共存,你得把大部分空气抽走。
三个相能够共存的唯一一组条件。
别把三相点和临界点搞混。三相点是固、液、气三者相遇之处;临界点则在液气线的远端,那里液体和气体合二为一。按吉布斯相律,单组分的三相点自由度为零——对那种物质来说是固定的。
又称
另见