Температура плавлення графіту

Температура плавлення графіту важлива для стальу виробництві акумуляторів та напівпровідників. Як дозувати графітовий розплав? Це питання часто ставлять під час досліджень графіту. Висока термостійкість, яку забезпечує температура плавлення графіту, закладає міцний фундамент для технологічних проривів та інновацій у багатьох галузях.

Питоме значення температури плавлення графіту

Температура плавлення графіту - це високе значення за температурною шкалою Фаренгейта. Зазвичай температура плавлення графіту становить близько 6332°F.

Прийняте значення температури плавлення графіту

У наукових дослідженнях прийнята температура плавлення графіту становить близько 3652-3697 °C за стандартного атмосферного тиску (різні експериментальні умови та методи вимірювання можуть призвести до незначних розбіжностей у значеннях). Цей температурний діапазон показує, що графіт може витримувати надзвичайно високі теплові характеристики. А також показує, що він є високотемпературним матеріалом.

Порівняйте температури плавлення інших алотропів вуглецю

Порівняно з графітом, температура плавлення алмазу (діаманта) також дуже висока. Температура плавлення алмазу становить близько 4000 °C. Це пояснюється тим, що кристалічна структура алмазу і графіту відрізняється, алмаз є типовим атомним кристалом, кожен атом вуглецю і чотири сусідні атоми вуглецю мають ковалентний зв'язок, така щільна структура змушує його потребувати більше енергії для плавлення. Графіт - це змішаний кристал, який має як ковалентні зв'язки, так і міжмолекулярні сили, але загальна теплота плавлення все ще дуже висока.

Фактори, що впливають на температуру плавлення графіту

Кристалічна структура є домінуючою

Висока температура плавлення графіту в основному пов'язана з його структурою. Кристал графіту - це гексагональна плоска мережева структура, що складається з ковалентних зв'язків між атомами вуглецю зі слабкими силами Ван-дер-Ваальса між шарами. Під час нагрівання ці ковалентні зв'язки необхідно подолати, щоб графіт розплавився. А ці ковалентні зв'язки дуже міцні, тому для їхнього подолання потрібні дуже високі температури. При цьому зовнішній тиск та інші фактори також матимуть певний вплив на температуру плавлення, але при стандартному атмосферному тиску цей вплив відносно невеликий.

Вплив домішкових елементів

Якщо графіт містить домішкові елементи, такі як бор, азот і т.д., це змінить цілісність кристалічної решітки та енергію хімічних зв'язків у кристалі графіту, а потім вплине на температуру плавлення. Домішки можуть певною мірою руйнувати однорідність ковалентного зв'язку, що робить температуру плавлення нижчою або вищою, залежно від типу і вмісту домішок.

Кореляція із зовнішнім середовищем

Хоча вплив тиску відносно невеликий при стандартному атмосферному тиску. Але середовище екстремально високого тиску стискає кристалічну структуру графіту, посилює міжатомну взаємодію. Тим самим підвищуючи температуру плавлення. У певній атмосфері, якщо атмосфера реагує з графітом, поверхнева структура і склад графіту можуть бути змінені. Це вплине на його термічну стабільність і температуру плавлення.

Важливість температури плавлення графіту для практичного застосування

Графітовий тигель

Графітовий тигель використовує перевагу високої температури плавлення графіту. У металургійній промисловості необхідно плавити різні метали, такі як мідь, залізо і т.д. Графітовий тигель витримує високу температуру при розплавленні металу і не вступає в реакцію з металом, забезпечуючи чистоту металу. У високотемпературних хімічних експериментах висока температура плавлення графіту також робить його ідеальним матеріалом для реакційних посудин. В електронній промисловості графіт також використовується для розсіювання тепла електронних компонентів у високотемпературних середовищах. Завдяки своїй стійкості до високих температур, він може певною мірою протистояти пошкодженню власної структури та продуктивності під впливом високої температури. Ефективно відводить тепло і забезпечує нормальну роботу електронних компонентів.

В аерокосмічній галузі

В аерокосмічній техніці сопла ракет стикаються з екстремально високими температурами та великими швидкостями повітряних потоків. Завдяки своїй високій температурі плавлення графіт може витримувати високу температуру в тисячі градусів Цельсія на соплі, забезпечуючи стабільність конструкції. Водночас він запобігає пошкодженню сопла через плавлення матеріалу і забезпечує плавний рух ракети.

Графітові блоки в металургійних печах і печах опору

Графітові блоки в металургійних печах і печі опору повною мірою використовувати високу температуру плавлення графіту. При виплавці міді, заліза та інших металів графітовий блок може тривалий час витримувати високу температуру, підтримувати високотемпературне середовище в печі. Крім того, він не вступає в реакцію з металом, що забезпечує якість і чистоту виплавки металу.

Графітовий катодний вуглецевий блок в електролізі алюмінію

Графіт катод вуглецевий блок відіграє ключову роль у процесі виробництва алюмінію електроліз. Висока температура плавлення робить його стабільним у високотемпературному електролітичному середовищі, забезпечує відповідний електродний інтерфейс для відновлення іонів алюмінію. Крім того, він протистоїть ерозії електроліту і впливу високих температур, забезпечуючи ефективну і стабільну роботу алюмінієвого електролітичного виробництва.

Висновок

Графіт має високу температуру плавлення. Його характеристики температури плавлення тісно пов'язані з його внутрішньою структурою, а також є унікальними у порівнянні з температурами плавлення інших алотропів вуглецю, таких як алмаз. Дослідження та використання температури плавлення графіту допоможе нам краще використовувати переваги графіту. А потім розширити його застосування в більш високотемпературних галузях, пов'язаних з навколишнім середовищем.