物質には固体・液体・気体という三つの状態（相）があり、温度と圧力によってどの状態をとるかが決まります。
その中で「三重点」とは、三つの状態が同時に共存できる特別な条件のことです。
熱力学・物理化学において重要な概念であり、水の三重点は温度の国際標準に使われるほど精密に定義されています。
本記事では、三重点の定義・状態図での位置づけ・水や二酸化炭素の三重点・物理的な意味を丁寧に解説していきます。
目次
三重点とは何か？定義と熱力学的な意味
それではまず、三重点の定義と熱力学的な意味について解説していきます。
三重点（triple point）とは、物質の固体・液体・気体の三相が熱力学的平衡状態で共存できる温度と圧力の唯一の組み合わせです。
三重点の特徴：固体・液体・気体の三相が同時に存在できる唯一の状態点（T, P）
・ギブスの相律：F = C – P + 2 = 1 – 3 + 2 = 0（自由度ゼロ）
→三重点では温度も圧力も固定され、調整する余地がない
ギブスの相律と三重点の一意性
ギブスの相律 F = C – P + 2 は系の自由度Fを与えます。
一成分系（C = 1）で三相共存（P = 3）の場合、F = 1 – 3 + 2 = 0 となり自由度はゼロです。
自由度がゼロということは、温度・圧力が固定された唯一の点（三重点）でのみ三相共存が可能であることを意味します。
これは「温度をわずかに変えるだけで必ずいずれかの相が消滅する」という物理的事実を表しています。
状態図における三重点の位置
物質の状態図（相図）は横軸に温度、縦軸に圧力をとり、各状態が安定な領域を示します。
状態図上では、固体・液体・気体の三領域の境界線（融解曲線・蒸発曲線・昇華曲線）が一点で交わるところが三重点です。
三重点は状態図における特異な点であり、物質固有の精密な値として測定されます。
臨界点との違い
三重点と混同されやすいのが臨界点です。
臨界点では液体と気体の区別がなくなり（超臨界状態）、蒸発曲線の終点として現れます。
三重点は固体・液体・気体の三相共存点、臨界点は液体と気体の区別が消える点という違いがあります。
水の三重点と温度標準への応用
続いては、最もよく知られた例である水の三重点と、温度標準への応用を確認していきます。
水の三重点の温度と圧力
水（H₂O）の三重点は精密な実験によって次の値が確定しています。
水の三重点：T = 273.16 K（0.01℃）、P = 611.657 Pa（≈ 0.00604 atm）
この状態で氷・水・水蒸気が同時に共存します。
注目すべきは圧力が約0.006気圧と大気圧（1気圧）より大幅に低い点です。
日常の気圧（1気圧）では水は0℃で融解し100℃で沸騰しますが、三重点は異なる条件になります。
水の三重点とケルビン温度の定義
水の三重点は2019年以前、国際温度目盛（ITS-90）においてケルビン（K）の定義の基準点として使用されていました。
「水の三重点温度の1/273.16 をケルビンの単位とする」という定義により、水の三重点は正確に273.16 Kと定められていたのです。
2019年の国際単位系（SI）改定以降、ケルビンの定義はボルツマン定数の固定値に変更されましたが、水の三重点は依然として温度スケールの重要な校正点として使われています。
三重点セルの実用的な使用
三重点を精密温度校正に利用するため、三重点セル（triple point cell）と呼ばれる密閉容器が使われます。
三重点セル内で純水を三相共存させることで、0.01℃（273.16 K）という精密な温度標準を再現できます。
国家計量標準機関や精密温度測定の現場でこのセルが活用されています。
二酸化炭素の三重点と実用的な意義
続いては、身近な物質である二酸化炭素（CO₂）の三重点と、その工業的な意味を確認していきます。
二酸化炭素の三重点の値
二酸化炭素（CO₂）の三重点は次の値です。
CO₂の三重点：T = -56.6℃（216.55 K）、P = 5.17 気圧（0.524 MPa）
CO₂の三重点圧力は5.17気圧と大気圧（1気圧）より大幅に高い点が重要な特徴です。
これは常圧では固体のCO₂（ドライアイス）が直接気体に昇華し、液体CO₂が存在できないことを意味します。
ドライアイスが直接昇華する理由
ドライアイスを常温・常圧に置くと白い霧を出しながら小さくなっていきますが、これは固体から直接気体になる昇華現象です。
大気圧（1気圧）はCO₂の三重点圧力（5.17気圧）より低いため、液体CO₂が安定して存在できず、固体→気体の相変化が直接起こります。
液体CO₂を得るには5.17気圧以上の高圧容器が必要です。
超臨界CO₂の利用
CO₂の臨界点は31.1℃・72.8気圧です。
この臨界点を超えた超臨界CO₂は液体のような溶解力と気体のような拡散性を持ち、食品・香料の抽出（カフェインレスコーヒー・ホップ抽出など）や洗浄・塗装プロセスに幅広く応用されています。
まとめ
本記事では、三重点の定義・ギブスの相律による一意性の説明・水の三重点（0.01℃・611Pa）・二酸化炭素の三重点（-56.6℃・5.17気圧）・温度標準への応用を解説しました。
三重点は固体・液体・気体の三相が共存できる温度と圧力の唯一の組み合わせであり、物質固有の精密な物理定数として温度校正・相図解釈・工業プロセス設計に活用されます。
水とCO₂の三重点の値と、それが日常現象（ドライアイスの昇華・温度計の校正）にどうつながるかを理解することで、三重点の概念がより身近に感じられるでしょう。
