Графит –природный материал с уникальными свойствами, изучение которых приводит все к новым и новым открытиям. Расскажем поподробнее об опытах, которые проводились с графитом.
Исследование свойств графита при высокой температуре и давлении
Эксперты расположили кусочек графита между двумя сапфировыми пластинами и за счет электрического тока нагрели его. Опыт продолжался около микросекунды, в это время графит разогревался до точки плавления, плавился и далее разогревался до жидкого состояния. Такое проведение исследования обеспечивает равномерное увеличение температуры элемента и его одномерное тепловое расширение. Во время опыта замерили тепло, рассеиваемое в графите, давление, объем фрагмента, удельное электрическое сопротивление и температуру.
Ученые не ожидали, что замеренная температура плавления графита будет больше чем на 1000° выше принятых значений. Они замерили скачки плотности, энтальпии и удельного сопротивления при его плавлении, а также узнали значения теплоемкости графита и жидкого углерода. Эксперты также выявили, что скорость звука в жидком углероде усиливается по мере снижения плотности.
Исследование тепловых колебаний в графите
Второй не менее интересный опыт ученые провели для исследования обычного графита, из которого изготавливают карандашный грифель.
Во время исследования наблюдатели следили как тепло проходит сквозь графит волнами при температуре 120 Кельвинов (-153,15 °С), и обнаружили второй звук (волнообразный перенос тепла в твердых телах). 120 Кельвинов – это самая высокая температура, при которой когда-либо фиксировался второй звук.
Два лазерных луча направляли на графит так, чтобы их интерференция образовывала волновую картину. Области, расположенные под гребнями волн, разогревались, а области, соответствующие впадинам, оставались холодными. Дистанция между гребнями составила около 10 мкм. Далее на графит направляли третий луч, свет которого рассеивался волновой решеткой первых двух лучей. Фотодетектор давал возможность оценить амплитуду волн, указывающую насколько тепло проходит через графит.
Теплопередача гасит вибрации поверхности, когда тепло движется от гребней к впадинам. Фактически отмечались периодические сдвиги от классического «нормального» распределения к обратному и наоборот. В моменты инверсии температура сдвигалась из холодных областей в горячие.