Misure del punto di fusione della grafite e delle proprietà del carbonio liquido (una revisione per il 1963-2003)
Si passa in rassegna la letteratura scientifica sulla temperatura di fusione della grafite e le sue proprietà in fusione, a partire dallo studio di Bundy nel 1963 e procedendo fino al 2003. Vengono anche considerati i dati ottenuti da Pirani nel 1930 che sono stati citati in alcune pubblicazioni recenti. I successivi dati sperimentali e le previsioni teoriche sul punto di fusione del carbonio sono riassunti. La storia degli studi sul carbonio, a partire dal 1963, è data, coprendo sia il riscaldamento laser che quello elettrico della grafite. La principale divergenza nei risultati sperimentali è nel valore della vera temperatura di fusione della grafite nell’intervallo di 4000 o 5000 K.
L’articolo descrive prima il riscaldamento laser. Il riscaldamento laser pulsato della grafite mostra solitamente l’assenza di un plateau di temperatura di fusione nel riscaldamento di un campione di grafite a bassa densità (si osserva solo un punto di deflessione sul segnale crescente del pirometro). Il vapore di carbonio, come risultato della sublimazione della grafite, di solito gioca un ruolo di primo piano nelle misure di temperatura vicino al punto di fusione sotto riscaldamento lento.
Il riscaldamento elettrico di volume della grafite viene poi discusso. Sono elencate diverse indagini di impulsi elettrici: misure di diverse proprietà; riscaldamento di grafite a bassa densità; e riscaldamento a impulsi molto lento fino allo stato stazionario con corrente alternata. Una sezione separata mostra i dati sulle indagini di emissività spettrale, che sono richieste nelle misure di temperatura della grafite.
Sono presentati dati sperimentali affidabili per il punto di fusione della grafite: entalpia dello stato solido sotto fusione (10,5 kJ/g); entalpia dello stato liquido sotto fusione (20.5 kJ/g); calore di fusione della grafite (10 kJ/g); resistività del carbonio liquido (730 μΩ cm) vicino al punto di fusione ad una densità di 1,8 g/cm3 sotto alte pressioni (diversi GPa); stima dell’espansione (70%) durante la fusione a 100 MPa di pressione; e temperatura di fusione Tm = 4800 ± 100 K ad una pressione 10-100 MPa. La maggior parte di questi dati sono ottenuti tramite riscaldamento elettrico veloce (1-5 μs), che sono supportati dai dati di riscaldamento a impulsi laser accuratamente eseguiti.