Grafiitin sulamispisteen mittaukset ja nestemäisen hiilen ominaisuudet (katsaus vuosilta 1963-2003)
Katsauksessa käydään läpi grafiitin sulamislämpötilaa ja sen ominaisuuksia sulamisessa käsittelevää tieteellistä kirjallisuutta Bundyn vuonna 1963 tekemästä tutkimuksesta aina vuoteen 2003 asti. Lisäksi tarkastellaan Piranin vuonna 1930 saamia tietoja, joita on siteerattu joissakin viimeaikaisissa julkaisuissa. Hiilen sulamispistettä koskevista kokeellisista tiedoista ja teoreettisista ennusteista tehdään yhteenveto. Hiilitutkimusten historia alkaa vuonna 1963 ja kattaa sekä grafiitin laser- että sähkökuumennuksen. Suurin eroavaisuus kokeellisissa tuloksissa on grafiitin todellisen sulamislämpötilan arvossa 4000 tai 5000 K:n välillä.
Kirjoituksessa kuvataan ensin laserlämmitystä. Grafiitin pulssilaserlämmityksessä havaitaan yleensä sulamislämpötilan tasangon puuttuminen pienitiheyksisen grafiittinäytteen lämmityksessä (pyrometrin kasvavasta signaalista havaitaan vain poikkeamapiste). Hiilihöyryllä, joka syntyy grafiitin sublimoitumisen seurauksena, on yleensä johtava rooli lämpötilamittauksissa lähellä sulamispistettä hitaassa lämmityksessä.
Tämän jälkeen käsitellään grafiitin sähköistä tilavuuslämmitystä. Luetellaan useita sähköpulssitutkimuksia: eri ominaisuuksien mittaukset, pienitiheyksisen grafiitin kuumentaminen ja hyvin hidas pulssikuumentaminen tasaiseen tilaan vaihtovirralla. Erillisessä osiossa esitetään tietoja spektraalisen emissiivisyyden tutkimuksista, joita tarvitaan grafiitin lämpötilamittauksissa.
Esitetään grafiitin sulamispisteen luotettavat kokeelliset tiedot: kiinteän tilan entalpia sulamisen yhteydessä (10,5 kJ/g); nestemäisen tilan entalpia sulamisen yhteydessä (20.5 kJ/g); grafiitin sulamislämpö (10 kJ/g); nestemäisen hiilen ominaisvastus (730 μΩ cm) lähellä sulamispistettä tiheydellä 1,8 g/cm3 korkeissa paineissa (useita GPa); arvio laajenemisesta (70 %) sulamisen aikana 100 MPa:n paineessa; ja sulamislämpötila Tm = 4800 ± 100 K paineessa 10-100 MPa. Suurin osa näistä tiedoista on saatu sähköisellä nopealla kuumentamisella (1-5 μs), jota tukevat huolellisesti toteutetun laserpulssikuumentamisen tiedot.