Triple point (hay điểm 3 trạng thái) là một khái niệm trong vật lý. Không phải ai cũng hiểu rõ bản chất triple point là gì. Bạn đang quan tâm về khái niệm này, tham khảo bài viết dưới đây nhé.
1. Triple point là gì?
1.1. Khái niệm
Trong nhiệt động lực học, triple point của một chất là điểm có nhiệt độ và áp suất nhất định mà tại đó ba trạng thái (khí, lỏng và rắn) của chất đó cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng nhiệt động.
- Triple point còn được gọi là điểm 3 trạng thái hay điểm 3 của chất.
- Mỗi vật chất có một điểm ba trạng thái khác nhau.
- Tại điểm triple point này, chỉ cần thay đổi áp suất hoặc nhiệt độ, vật chất sẽ chuyển về dạng rắn, lỏng hoặc khí.
Biểu đồ thể hiện điểm 3 trạng thái của vật chất (Ptp, Ttp – Áp suất và Nhiệt độ tại triple point)
1.2. Triple point of water là gì?
Triple point of water là điểm 3 trạng thái của nước hay chất lỏng – Tại một nhiệt độ và áp suất nhất định, nước hay chất lỏng đạt cân bằng giữa 3 trạng thái rắn, lỏng, khí.
1.3. Ví dụ về triple point
- Điểm 3 trạng thái của nước (triple point of water/ triple point h2o) là 0.01°C (273.16K, 32.01°F) and 4.58 mm (611.2Pa).
- Triple piont của thủy ngân xảy ra ở nhiệt độ −38,83440 ° C (−37,90192 ° F) và áp suất 0,165 m Pa.
2. Critical point – Điểm tới hạn là gì?
Khi tìm hiểu về Triple point là gì, chắc hẳn bạn sẽ gặp khái niệm liên quan là Critical point.
Critical point (còn gọi là điểm tới hạn) là điểm có nhiệt độ và áp suất nhất định mà tại đó pha lỏng và pha hỏi của chất cùng tồn tại. Điểm tới hạn của các chất khác nhau.
- Điểm tới hạn của nước là: 374°C và 22.064 MPa.
Biểu đồ mô tả điểm tới hạn – triple point of water, ice, steam
Triple point và Critical point có điểm giống nhau: đều tại 1 thời điểm nhất định (nhiệt độ và áp suất); các chất khác nhau có điểm khác nhau.
Sự khác nhau giữa Triple point và Critical point.
| Triple point (Điểm 3 trạng thái) | Critical point (Điểm tới hạn) |
| Điểm ba là nhiệt độ và áp suất tại đó các pha rắn, lỏng và hơi của một chất cụ thể cùng tồn tại ở trạng thái cân bằng | Điểm tới hạn là gì? Điểm tới hạn của một chất là điểm cuối của đường cong cân bằng pha của chất đó. |
| Tại đó chất tồn tại ở dạng rắn, lỏng hoặc khí.
(cùng tồn tại của ba giai đoạn của cùng một chất.) |
Tại đó pha lỏng và pha hơi cùng tồn tại
(Cùng tồn tại của hai pha của cùng một chất) |
>> Xem thêm: Áp suất là gì?
3. Chuyển đổi trạng thái của vật chất
Vật chất có 3 trạng thái thông thường: Rắn, Lỏng và Khí (Solid, Liquid and Gas). Sự chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác (được đặc trưng bởi sự chuyển pha).
Trạng thái hoặc pha của một lượng vật chất nhất định có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện áp suất và nhiệt độ. Hay nói cách khác, vật chất chuyển sang trạng thái khác (chuyển sang các pha khác) khi các điều kiện áp suất và nhiệt độ thay đổi để có lợi cho sự tồn tại của chúng.
- Một chất rắn bất kỳ đang tồn tại ở dạng chất rắn: thêm nhiệt vào chất này, nó tan chảy thành chất lỏng (tại điểm nóng chảy của nó). Sôi thành khí tại điểm sôi của nó.
Có thể lấy một ví dụ để bạn hình dung rõ hơn:
- Khi gia tăng nhiệt độ, chất lỏng sẽ có sự chuyển tiếp từ rắn sang chất lỏng.
- Đun nóng nước đến điểm sôi 100 độ C, nước bị bay hơi.
Triple point và Critical point có liên quan mật thiết đến sự thay đổi trạng thái của các vật chất.
4. Ứng dụng của điểm triple point trong sấy lạnh
Sản phẩm của công nghệ sấy thăng hoa
Hiểu được khái niệm về điểm 3 trạng thái, điểm tới hạn người ta đã đưa ra nhiều ứng dụng hữu ích cho đời sống và sản xuất. Trong sản xuất, điểm triple point này được ứng dụng trong việc sấy sản phẩm, cụ thể là công nghệ sấy lạnh (hay sấy thăng hoa).
Cụ thể những ứng dụng của điểm triple point ở công nghệ này là gì?
Sấy thăng hoa (drying sublimation hoặc freeze drying) là quá trình sấy bằng sự thăng hoa của nước. Quá trình này giúp loại bỏ nước chứa trong thực phẩm mà không dùng nhiệt. Đem lại ưu điểm là giữ được hình dạng vật lý, chất dinh dưỡng và màu sắc của thực phẩm.
Quá trình sấy lạnh
- Đóng băng thực phẩm cần sấy:
Giúp định hình hình dạng của thực phẩm, đảm bảo thực phẩm sấy đạt nhiệt độ dưới điểm nhiệt độ 3 trạng thái (Triple point of water). Lúc này, nước có trong thực phẩm bị đóng băng.
- Tạo áp suất chân không:
Sử dụng máy bơm hút chân không để làm giảm áp suất xuống dưới 6 mBar (Áp suất thấp hơn mức áp suất điểm ba trạng thái là 6,112 mBar ~ 6mBar).
Lúc này nước trong thực phẩm vẫn ở trạng thái đóng băng.
- Tăng nhiệt độ lên trên 0.1 °C
Kết hợp tăng nhiệt độ lên trên 0.1°C (Vẫn duy trì áp suất dưới 0.6mBar). Lúc này, nước đạt điểm Triple point of water. Do đó, nước từ đóng băng sẽ chuyển sang dạng khí.
Quá trình hút chân không diễn ra liên tục để đảm bảo áp suất luôn đạt dưới điểm 3 trạng thái. (Do ở giai đoạn 3 việc tăng nhiệt độ dẫn đến áp suất tăng).
Có thể thấy bơm chân không (môi trường chân không) là yếu tố quan trọng cho quá trình sấy thăng hoa. Ngày nay, nhiều sản phẩm máy bơm chân không trên thị trường đáp ứng đầy đủ yêu cầu để các nhà máy ứng dụng sấy thăng hoa một cách hiệu quả và tiết kiệm.
Trên đây là các thông tin về khái niệm Triple point là gì? Điểm tới hạn là gì? Triple point of water là gì? Hy vọng những thông tin trên hữu ích cho bạn trong quá trình học tập cũng như ứng dụng vào sản xuất.
Có thể bạn quan tâm:
Trả lời
Bạn phải đăng nhập để gửi phản hồi.