Ponto triplo gás-liquido-sólidoEditar
br>div>div>Ver também: Propriedades da água § Ponto triplo
A combinação única de pressão e temperatura em que água líquida, gelo sólido e vapor de água podem coexistir num equilíbrio estável ocorre aproximadamente a 273,1575 K (0,0075 °C; 32,0135 °F) e uma pressão de vapor parcial de 611,657 pascal (6,11657 mbar; 0,00603659 atm). Nesse momento, é possível alterar toda a substância para gelo, água ou vapor, fazendo arbitrariamente pequenas alterações de pressão e temperatura. Mesmo que a pressão total de um sistema esteja bem acima do ponto triplo de água, desde que a pressão parcial do vapor de água seja 611,657 pascal, então o sistema ainda pode ser levado para o ponto triplo de água. A rigor, as superfícies que separam as diferentes fases devem também ser perfeitamente planas, para negar os efeitos da tensão superficial.
O ponto triplo de água gás-líquido-sólido corresponde à pressão mínima a que a água líquida pode existir. A pressões abaixo do ponto triplo (como no espaço exterior), o gelo sólido quando aquecido a pressão constante é convertido directamente em vapor de água, num processo conhecido como sublimação. Acima do ponto triplo, o gelo sólido quando aquecido a pressão constante derrete primeiro para formar água líquida, e depois evapora ou ferve para formar vapor a uma temperatura mais elevada.
Para a maioria das substâncias, o ponto triplo gás-líquido-sólido é também a temperatura mínima a que o líquido pode existir. Para a água, contudo, isto não é verdade porque o ponto de fusão do gelo comum diminui em função da pressão, como mostra a linha verde tracejada no diagrama de fases. A temperaturas imediatamente abaixo do ponto triplo, a compressão a temperatura constante transforma o vapor de água primeiro em sólido e depois em líquido (o gelo de água tem uma densidade inferior à da água líquida, pelo que o aumento da pressão leva a uma liquefacção).
A pressão do ponto triplo da água foi utilizada durante a missão Mariner 9 a Marte como ponto de referência para definir o “nível do mar”. Missões mais recentes utilizam altimetria laser e medições de gravidade em vez de pressão para definir elevação em Marte.
Fases de alta pressãoEditar
A pressões elevadas, a água tem um diagrama de fases complexo com 15 fases conhecidas de gelo e vários pontos triplos, incluindo 10 cujas coordenadas são mostradas no diagrama. Por exemplo, o ponto triplo a 251 K (-22 °C) e 210 MPa (2070 atm) corresponde às condições de coexistência de gelo Ih (gelo comum), gelo III e água líquida, tudo em equilíbrio. Há também pontos triplos para a coexistência de três fases sólidas, por exemplo gelo II, gelo V e gelo VI a 218 K (-55 °C) e 620 MPa (6120 atm).
Para aquelas formas de gelo de alta pressão que podem existir em equilíbrio com o líquido, o diagrama mostra que os pontos de fusão aumentam com a pressão. A temperaturas superiores a 273 K (0 °C), o aumento da pressão sobre o vapor de água resulta primeiro em água líquida e depois numa forma de gelo a alta pressão. Na gama 251-273 K, forma-se primeiro gelo I, seguido de água líquida e depois gelo III ou gelo V, seguido de outras formas ainda mais densas de alta pressão.
| Fases em equilíbrio estável | ||
|---|---|---|
| 611.657 Pa | 273,16 K (0,01 °C) | |
| água líquida, gelo Ih, e gelo III | 209,9 MPa | 251 K (-22 °C) |
| água líquida, gelo III, e gelo V | 350.1 MPa | -17,0 °C |
| 632,4 MPa | 0.16 °C | |
| 213 MPa | -35 °C | |
| ice II, Ice III, e Ice V | -24 °C | |
| 626 MPa | -70 °C |