石墨密封材料的熱學性質(4-1)
石墨材料的熱學性質,實質上是石墨材料晶格中原子熱振動在各方面的表現。在不同溫度下,晶格中原子熱振動和程度不同。當溫度不高時,原子只在平衡位置附近作微振動,提高溫度使熱振動加劇,當溫度提高到一定程度,晶格中原子熱振動的強烈程度足以打破相鄰間的結合,遠程有序性消失,只剩下近程有序性。晶格原子的熱振動破壞了晶格周圍的規律性,由于振動和程度不同,晶體的各種物理性質也在不同程度上受到影響。固體材料的比熱、熱膨脹、熱傳導都直接與晶格原子的熱振動有關。
①比熱:1g物質溫度升高1℃所需吸收的熱量稱為比熱,它是材料的重要熱學性質。石墨的比熱隨溫度不同而不同。從0K到3800K石墨的比熱如表1所示。
表1 石墨在不同溫度下的比熱
溫度K |
比熱J/g·K |
溫度K |
比熱J/g·K |
0 |
0.0 |
850 |
1.68 |
50 |
0.042 |
900 |
1.71 |
100 |
0.14 |
950 |
1.74 |
150 |
0.27 |
1000 |
1.76 |
200 |
4.17 |
1100 |
1.81 |
250 |
0.568 |
1200 |
1.85 |
300 |
0.72 |
1300 |
1.89 |
350 |
0.875 |
1400 |
1.93 |
400 |
1.03 |
1500 |
1.96 |
450 |
1.16 |
1600 |
1.99 |
500 |
1.27 |
1800 |
2.03 |
550 |
1.35 |
2000 |
2.07 |
600 |
1.42 |
2200 |
2.11 |
650 |
1.49 |
2400 |
2.14 |
700 |
1.55 |
2600 |
2.16 |
750 |
1.60 |
3000 |
2.21 |
800 |
1.65 |
3200 |
2.24 |
杜隆-珀替定律指出,一切元素的晶體在高溫下的比熱應等于25J/g•K,而石墨不完全服從這個定律,石墨在298K時比熱只有8.7 J/g•K;溫度升至1900K,比熱為25J/g•K;到3500K時,比熱上升到31 J/g•K。
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