Messungen des Schmelzpunkts von Graphit und der Eigenschaften von flüssigem Kohlenstoff (ein Überblick über die Jahre 1963-2003)

Nov 8, 2021
admin

Die wissenschaftliche Literatur über die Schmelztemperatur von Graphit und seine Eigenschaften beim Schmelzen wird überprüft, beginnend mit der Studie von Bundy im Jahr 1963 und bis zum Jahr 2003. Auch die von Pirani 1930 gewonnenen Daten, die in einigen neueren Veröffentlichungen zitiert wurden, werden berücksichtigt. Nachfolgende experimentelle Daten und theoretische Vorhersagen über den Schmelzpunkt von Kohlenstoff werden zusammengefasst. Die Geschichte der Kohlenstoffstudien, beginnend 1963, wird dargestellt, wobei sowohl die Laser- als auch die elektrische Erwärmung des Graphits berücksichtigt werden. Die Hauptdivergenz in den experimentellen Ergebnissen liegt im Wert der wahren Schmelztemperatur von Graphit im Bereich von 4000 oder 5000 K.

Das Papier beschreibt zunächst die Lasererwärmung. Die gepulste Lasererwärmung von Graphit zeigt in der Regel das Fehlen eines Schmelztemperaturplateaus bei der Erwärmung einer Graphitprobe mit geringer Dichte (es wird nur ein Ausschlagspunkt auf dem ansteigenden Signal des Pyrometers beobachtet). Kohlenstoffdampf als Ergebnis der Graphitsublimation spielt bei langsamer Erwärmung in der Regel eine führende Rolle bei den Temperaturmessungen in der Nähe des Schmelzpunktes.

Die elektrische Volumenerwärmung von Graphit wird anschließend erörtert. Es werden mehrere Untersuchungen mit elektrischen Impulsen aufgeführt: Messungen verschiedener Eigenschaften, Erwärmung von Graphit mit niedriger Dichte und sehr langsame Impulserwärmung bis zum stationären Zustand durch Wechselstrom. In einem separaten Abschnitt werden die Daten von Untersuchungen des spektralen Emissionsgrades aufgeführt, die für die Temperaturmessung von Graphit erforderlich sind.

Zuverlässige experimentelle Daten für den Schmelzpunkt von Graphit werden vorgestellt: Enthalpie des festen Zustands beim Schmelzen (10,5 kJ/g); Enthalpie des flüssigen Zustands beim Schmelzen (20.5 kJ/g); Schmelzwärme von Graphit (10 kJ/g); Widerstand von flüssigem Kohlenstoff (730 μΩ cm) in der Nähe des Schmelzpunkts bei einer Dichte von 1,8 g/cm3 unter hohem Druck (mehrere GPa); Schätzung der Ausdehnung (70%) während des Schmelzens bei einem Druck von 100 MPa; und Schmelztemperatur Tm = 4800 ± 100 K bei einem Druck von 10-100 MPa. Die meisten dieser Daten wurden durch schnelles elektrisches Erhitzen (1-5 μs) gewonnen, was durch die Daten einer sorgfältig durchgeführten Laserimpulserhitzung unterstützt wird.

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