Теплоемкость - графит
Cтраница 4
Ст и С / - продольная и поперечная скорости звука; f ( x) - дзета-функция Римана; k - постоянная Больцмана; 5 - шющадь поверхности. Рядом авторов [449 453] предпринимались попытки проверить приведенные выше теоретические оценки. Так, еще в 1935 г. Симон и Свейн [449] обнаружили, что теплоемкость активированного древесного угля больше теплоемкости графита. Разница была объяснена большой удельной поверхностью ( площадь на грамм) активированного угля. [46]
Расчет по этому уравнению, однако, дает неудовлетворительные результаты при умеренных температурах. Учитывая особенности молекулярной структуры кокса, найденное значение Су следует признать явно заниженным. Петерсом [ 0 15 ккал / ( кг - С) при 0 С ] [29], даже если принять во внимание низкий остаточный выход летучих веществ из кокса, явившегося объектом исследования. Петерса [29] указывают на превышение теплоемкости кокса над теплоемкостью графита в средне - и высокотемпературной области. Большинство же исследователей согласны с тем, что это превышение характерно для всего исследованного температурного интервала, вплоть до температуры получения кокса. В низкотемпературной области это различие становится гораздо ощутимее: при 100 К темплоемкость кокса примерно в 1 5 раза превосходит теплоемкость графита. [47]
Скорость распространения фононов определяется упругими; свойствами кристаллической решетки. Эта величина слабо меняется с изменением температуры. Поэтому характер температурной зависимости теплопроводности определяется соотношением величин теплоемкости и средней длины свободного пробега фононов и их изменением с изменением температуры. Теплоемкость графита увеличивается с ростом температуры и затем достигает определенной величины, определяемой законом Дюлонга и Пти. Длина свободного пробега фононов зависит от нескольких факторов и может изменяться в широких пределах. [48]
 |
Расположение сильных связей в алмазе и графите. [49] |
В сажевом графите лишь одна треть атомных плоскостей расположена правильно по отношению к своим соседям. Размеры частиц в этом образце составляют 120 А в направлении оси с и 90 А в направлении оси а. Природный графит ближе всего к совершенным монокристаллам; он состоит из пластин толщиной около 100 мк. При 2 К теплоемкость сажевого графита более чем на 200 % превышает теплоемкость природного графита. Увеличение теплоемкости Комацу ( 1958, 1964) и Боуман и Крамхансл ( 1958) объясняют дефектами упаковки. Эти дефекты будут изменять упругую сдвиговую постоянную С44 и поэтому при низких температурах возможна активация большего числа колебаний. [50]
Во-вторых, учитывая, что зависимость энтропии от температуры получается также интегрированием функции теплоемкости от температуры, но только деленной на температуру, то и в этом случае можно получить два семейства первообразных функций для двух видов графитов. Задача осложняется, однако, тем, что здесь постоянные интегрирования также неопределимы. Правда, иногда их приравнивают к нулю на основании тепловой теоремы Нернста. В случае углеграфитовых тел этого делать нельзя, так как последние не являются нернстов-скими телами. Тем не менее, анализируя температурные зависимости теплоемкости различных графитов, можно прийти к выводу, что переход несовершенного графита в более совершенный в структурном отношении графит должен сопровождаться уменьшением энтропии тела. [51]
Особо следует остановиться на исследовании теплофизических свойств графита, широко применяющегося в различных областях современной техники. Проведены измерения тепло - и электропроводности природного и пиролитического графита, разных марок графитов, полученных в результате различных термомеханических обработок, а также графитированных материалов с добавками в области температур от комнатных до 3000 С. Между тем возможности графита как конструкционного, теплоизоляционного, антифрикционного материала не ограничиваются областью высоких температур. Все чаще графит используют в конструкциях новой техники, работающих в области низких температур. Это обусловлено тем, что в сравнительно небольшом интервале температур ( от комнатных до 50 К) теплоемкость графита изменяется на порядок, а теплопроводность изменяется немонотонно, проходя через максимальное значение. Исследования углеграфитовых материалов, претерпевших различную термомеханическую обработку, показали, что в области температур 50 - 300 К термодинамические характеристики различаются больше чем на порядок. Это обстоятельство вызывает необходимость учета степени совершенства кристаллической структуры при выполнении тепловых и термохимических расчетов и измерения процессов в системах с участием углеграфитовых материалов. [52]
Расчет по этому уравнению, однако, дает неудовлетворительные результаты при умеренных температурах. Учитывая особенности молекулярной структуры кокса, найденное значение Су следует признать явно заниженным. Петерсом [ 0 15 ккал / ( кг - С) при 0 С ] [29], даже если принять во внимание низкий остаточный выход летучих веществ из кокса, явившегося объектом исследования. Петерса [29] указывают на превышение теплоемкости кокса над теплоемкостью графита в средне - и высокотемпературной области. Большинство же исследователей согласны с тем, что это превышение характерно для всего исследованного температурного интервала, вплоть до температуры получения кокса. В низкотемпературной области это различие становится гораздо ощутимее: при 100 К темплоемкость кокса примерно в 1 5 раза превосходит теплоемкость графита. [53]
Страницы: 1 2 3 4