Температура плавления драгоценных камней

ИК термометры – российский опыт

Как у нас в России поверяют ИК медицинские термометры? Их очень много сейчас в обиходе, причем в основном зарубежного производства. Какие действуют правила применения и методики поверки и вообще надо ли их поверять? Далее

Вред и польза никотина

Курение очень вредно. Но этот вред, как оказалось, связан не с никотином, а с дымом сигареты, с продуктами горения. Далее

Вредно ли запекать рыбу в фольге?

Попадает ли алюминий из фольги в пищу? Насколько это вредно? Далее

Окунёмся в древний океан?

Правда ли, что вода в озере Старой Руссы из древнего океана? Далее

След от самолета и теория заговора

Это часто наблюдаемое в небе явление остается загадочным для многих людей. Не так давно оно породило целую конспирологическую теорию. Далее

Популярные статьи

Польза и вред инфракрасного обогревателя (327942)

Среди электрических обогревателей, которые мы используем в быту, наиболее популярными сейчас становятся инфракрасные нагреватели. Они очень широко рекламируются в Интернете и в газетах. Говорят, что они намного эффективнее масляных радиаторов и тепловентиляторов. Меньше потребляют энергии, не сжигают кислород и т.д. Главное – они совершенно не вредные, никакого отрицательного воздействия на организм человека не оказывают. Далее

Плавить камень проще чем кажется , и многие это делали

Почему горячая вода замерзает быстрее, чем холодная? (217168)

Это действительно так, хотя звучит невероятно, т.к в процессе замерзания предварительно нагретая вода должна пройти температуру холодной воды. Парадокс известен в мире, как «Эффект Мпембы». Далее

Вредно ли разогревать пищу в микроволновке? (201621)

Одна моя знакомая отказывается есть пищу, которую кто-то разогрел в микроволновой печи. Всему виной — страшилки в Интернете. Далее

451 градус по Фаренгейту, температура возгорания бумаги? (185504)

451 градус по Фаренгейту. Это название знаменитой книги Рэя Брэдбери. На языке оригинала звучит так: ‘Fahrenheit 451: The Temperature at which Book Paper Catches Fire, and Burns’. Действительно ли при этой температуре начинают гореть книги? Далее

Контролируйте температуру приготовления мяса! (184463)

При приготовлении сырого мяса, особенно, домашней птицы, рыбы и яиц необходимо помнить, что только нагревание до надлежащей температуры убивают вредные бактерии. Далее

Основные разделы

Температура плавления алмазов

В начале 2010 года группа физиков из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, Калифорнийского университета в Беркли и Рочестерского университета провела уникальные измерения температуры плавления алмаза.

«Особенность эксперимента заключается в том, что простым повышением температуры перехода в жидкое состояние добиться невозможно, — объясняет ведущий автор исследования Джон Эггерт. — Приходится создавать высочайшее давление, что резко усложняет процесс измерения». Увеличивать давление необходимо для того, чтобы алмаз в процессе нагревания не превращался в графит.

По данным БСЭ, на которые ссылается Википедия (http:///ru.wikipedia.org), на воздухе алмаз сгорает при температуре 850-1000 °С, а при нагреве до температур примерно 1800-2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит.

В своих опытах американские ученые использовали небольшой природный алмаз массой около одной десятой доли карата. Плавление материала проходило в ударной волне, созданной с помощью наносекундных лазерных импульсов; жидкий алмаз был получен при давлении, в 40 миллионов раз превосходящем атмосферное на уровне моря.

В ходе постепенного понижения давления до 11 млн атмосфер и температуры до 50 000 К на поверхности жидкости появились твердые образования. Физики не ожидали, что кусочки твердого алмаза, не тонут, а остаются на плаву, подобно кусочкам льда. При дальнейшем понижении давления, температура оставалась неизменной, а на поверхности скапливалось все больше твердых кусочков алмаза, образующих «айсберги».

Примерно такие же условия существуют в недрах газовых гигантов — Урана и Нептуна, которые на 10% состоят из углерода. Существование океанов жидкого алмаза, как утверждается, могло бы дать объяснение свойствам магнитного поля этих планет, у которых географический и магнитный полюса разнесены в пространстве.

Для того, чтобы подтвердить гипотезу, необходимо либо послать к гигантским планетам исследовательские спутники, либо моделировать аналогичные условия на Земле. Оба метода очень трудоемкие и дорогие. Потребуется много лет для их подготовки и осуществления.

Полностью статья опубликована в журнале Nature Physics 6, 9-10 (1 January 2010)

Похожие по тематике статьи на сайте:

Источник: temperatures.ru

Температура плавления алмаза, физические свойства и структура минерала

Какова температура плавления и кипения алмаза? Существует ли минерал в расплавленном виде в естественной среде? Поиском ответа на эти и другие вопросы займемся в представленном материале.

Как сформировались алмазы в недрах Земли?

Согласно мнению ученых, алмазы могли появиться при образовании ядра планеты в результате воздействия на расплавленную магму огромного давления. К поверхностным участкам земной коры драгоценные камни продвинулись благодаря процессам газообразования в глубинных породах. В результате образовались так называемые алмазные трубки, что представляют собой пустоты в каменистой почве с крупными залежами минерала.

Свойства материала

Прежде чем выяснить, какова температура плавления алмаза, давайте рассмотрим свойства минерала:

1. Алмазы обладают наивысшим показателем твердости среди всех существующих ископаемых. По этой причине ни один материал не способен разрушить структуру алмаза либо оцарапать его поверхность. Сам же он может повредить любой физический объект.
2. Алмаз представляет собой высокоэффективный изолятор. Он устойчив к воздействию кислот и прочих агрессивных химических сред.
3. Алмаз обладает самой высокой теплопроводностью среди всех твердых ископаемых. Драгоценный камень можно сколько угодно удерживать зажатым в ладони. При этом его температура останется неизменной.
4. Алмаз имеет уникальную люминесценцию. Световые лучи любого происхождения при прохождении через минерал заставляют его ярко светиться и переливаться всеми цветами радуги.

Структура

По сути, алмаз состоит из атомов углерода. Однако каждый из них располагается в центральной части тетраэдра – многогранника, что сформирован из четырех плоскостей треугольника. Таким образом обеспечивается чрезвычайно прочная связь атомов. Этим и объясняется высочайшая твердость, а также внушительная температура плавления алмаза.

Условия плавления алмазов

В 2010 году в ходе опытов физики лаборатории Калифорнийского университета, расположенного в Беркли, определили уровень температурного воздействия на алмаз, который приводит к его плавлению. Ученые установили, что преобразовать материал в жидкую форму в обычных условиях невозможно, независимо от уровня нагревания. Достичь указанной цели можно лишь при воздействии на алмаз не только температурой, но и высочайшим давлением. Повышать давление необходимо, чтобы минерал не превращался в графит. Таким образом, переход алмаза в жидкую форму является крайне затруднительным процессом.

Какова температура плавления и температура кипения алмаза?

Согласно данным, полученным в ходе исследования свойств материала, его плавление в воздушном пространстве под высоким давлением происходит при нагревании до 850-1000 о С. До кипения алмаз можно довести, воздействуя на него температурой от 1800 до 2000 о С в вакууме. В обоих случаях при остывании минерал преобразуется в графит.

Устанавливая, какова температура плавления алмаза, ученые проводили опыты с использованием небольшого природного минерала, масса которого составляла 1/10 доли карата. Закипание поверхностей материала происходило под воздействием ударной волны, создаваемой благодаря кратковременным лазерным импульсам.

Установить, какому показателю равняется температура плавления алмаза (в градусах), исследователям удалось лишь при создании давления, которое в 40 млн раз превышало нормальное давление атмосферы на уровне моря. При понижении давления до 11 млн атмосфер на поверхности кипящего минерала стали образовываться твердые частицы, которые не тонут, а плавают подобно льду в воде.

Где встречаются алмазы в земной коре?

Эти минералы чрезвычайно редкие. Впрочем, промышленные месторождения сегодня разрабатываются практически на всех континентах земного шара. Исключением является лишь Антарктида.

До средины 19 века считалось, что минералы формируются в речных отложениях. Позже были открыты первые алмазоносные полости в каменистой горной почве на глубине в несколько сотен метров.

Согласно данным ученых, возраст некоторых алмазов составляет от 100 млн до 2,5 млрд лет. Исследователям удалось раздобыть более «старые» минералы неземного происхождения. Последние занесены на планету вместе с метеоритами, которые образовались в космическом пространстве еще до формирования Солнечной системы.

Существуют ли алмазы в расплавленном виде в естественных условиях?

Температура плавления алмаза настолько высока, что на Земле минерал больше не может существовать в кипящем виде. Однако как обстоят дела с космическими объектами? Согласно мнению ученых, температура плавления алмаза по сей день поддерживается в недрах таких планет, как Нептун и Уран. Примечательно, что последние на 10 % сформированы из углерода, который является структурной основой этого минерала.

Как утверждают многие ученые, на вышеуказанных планетах имеются целые океаны алмазов в жидкой, кипящей форме. Такая гипотеза объясняет, почему магнитное поле этих небесных тел ведет себя настолько странно. Ведь Нептун и Уран являются единственными планетами в Солнечной системе, у которых географические полюса не имеют четкого положения и буквально разнесены в пространстве.

Для подтверждения интересной гипотезы остается лишь смоделировать аналогичные условия на Земле экспериментальным путем. Однако такое решение на данный момент остается чрезвычайно дорогим и трудоемким. Поэтому пока нет возможности определить наверняка, действительно ли на близлежащих планетах имеются целые океаны алмазов в расплавленном виде.

Источник: fb.ru

Сложности выявления температуры плавления алмаза

Доброго времени суток, дорогие друзья. Алмаз невероятно стоек к разного рода воздействиям со стороны окружающего мира. Но даже при этом все равно существует температура плавления алмаза, которой можно добиться только при условии соблюдения определенных факторов.

На самом деле измерить температуру плавления алмазов не так-то просто. Все дело в том, что при этом оказывает воздействие и высокое давление. Иначе есть риск превращения камня обратно в графит.

Колье из золота с бриллиантами

Эксперименты с температурой плавления алмазов

В этой истории отличилась национальная Ливерморская лаборатория им. Лоуренса. Ведь ученые калифорнийского университета провели необычный эксперимент, в результате которого выяснилось, что алмаз плавится при температуре 3700-4000 градусов по Цельсию и при давлении в 11 Гпа. Опыт был проведен еще в 2010 году.

кольцо золото с камнями

В отличие от многих обычных твердых веществ, алмаз невозможно превратить в жидкость путем обычного повышения температуры окружающего воздуха.

Такими наблюдениями в ходе эксперимента поделился Эггарт Джон, один из руководителей процесса. Также он рассказал, что для такого состояния алмаз необходимо дополнительно держать под очень большим давлением. Как вы догадываетесь, измерить температуру алмаза при этом очень нелегко.

Крест золото

А без давления не обойтись: на воздухе горение алмаза осуществляется при температуре, близкой к 1000 градусов по Цельсию, а в вакууме при 2000 градусов он превращается в графит (при этом в обратную сторону процесс повернуть невозможно, в лучшем случае получится синтетический алмаз, уступающий своим собратьям). Промежуточного состояния в обоих случаях нет.

Причем опыт по исследованию минерала провели еще в конце 17 века итальянские ученые, которые решили во что бы то ни стало сплавить несколько экземпляров в единое целое. В результате удалось выяснить только температуру плавления камня.

Браслет из серебра с бриллиантом

Также в свое время удалось выяснить, что ультрафиолетовыми лучами плавления также не добиться. Ведь при этом минерал попросту начинает превращаться в углекислый газ. По этой причине не получилось создать ультрафиолетовые лазеры с использованием камня – они попросту приходят в негодность. Но для обычных алмазов все не так страшно. Ведь для полного исчезновения одного микрограмма минерала потребуются долгих 10 миллиардов лет.

Шкатулка для ювелирных украшений многоярусная

Ход главного эксперимента

А вот и ход самого эксперимента, проведенного в 2010:

1. Ученые взяли алмаз совсем небольшого размера (1/10 карата).
2. При помощи наносекундных импульсов лазера были образованы ударные волны, создающее огромное давление.
3. При достижении давления, в 40 раз превосходящего атмосферного на уровне моря, алмаз достиг жидкого состояния.

Золотая подвеска с бриллиантом

Но на этом все не кончилось. Ученые начали уменьшать давление и понижать температуру. В результате выяснилось, что алмаз начинает возвращаться в твердую форму (правда кусочками) при давлении в 11 миллионов атмосфер и 50000 Кельвинов. При этом эти кусочки плавали в оставшемся «бульоне» подобно льдинам в море. Ученые решили и дальше понижать давление, но при этом не менять температуру.

И алмаз начал вести себя как обычная вода – в нем стало появляться еще больше «айсбергов», сами образования стали больше.

Серьги-кольца

Необычные гипотезы

На основании подобных опытов были сделаны выводы о возможности существования подобных условий на Уране и Нептуне. Все дело в том, что обе этих планеты состоят из углерода на значительные 10%.

Есть версия, что океаны расплавленного алмаза могли бы быть основой для необычного магнитного поля для Нептуна и Урана, ведь их полюса разнесены (!). То есть полюс магнитный не совпадает с полюсом географическим.

фигурка из камня

Но пока гипотезы остаются всего лишь гипотезами. Ведь отсылать спутники к обеим планетам или пытаться моделировать их атмосферы на Земле – занятия трудные и дорогостоящие. Но однажды мы доподлинно узнаем, что же на самом деле происходит там.

Кстати, если вас заинтересовала тема космоса и этих необычных планет, то мы предлагаем вам посмотреть обучающий ролик о них.

Тайны вселенной драгоценных камней раскрыты еще не полностью. Заходите почаще и узнаете немало нового об этих удивительных минералах. До скорого!

Источник: lubikamni.ru

Физические свойства алмаза

Минерал алмаз по сути представляет собой одну из многочисленных модификаций углерода. Физические свойства алмаза определяются внутренним строением кристалла.

Как и другие минералы, физические свойства алмаза оцениваются по следующим критериям:

• Твердость
• Плотность (удельный вес)
• Коэффициент преломления и дисперсия
• Структура кристаллической решетки (см. Химические свойства алмазов)

Твердость алмаза

По шкале Мооса твердость алмаза является максимальной и равна 10.

Данная общепринятая шкала Мооса дает относительные значения по твердости . Ее показатели говорят о том, что минерал с более высоким числом царапает минерал с более низким.

Следующим после алмаза по твердости в шкале идет корунд со значением 9. Но его абсолютное значение твердости в 150 раз меньше чем у алмаза – что говорит об абсолютном лидерстве алмаза в этом отношении.

Существуют и другие способы определения твердости, но оценка по Моосу (царапание минерала другим минералом-эталоном) оказалась наиболее простой и наименее разрушительной методикой, которая широко используется и в настоящее время.

Твердый — значит не сломать?

Твердость алмаза не одинакова в разных направлениях кристалла. На этом основана распиловка, огранка и шлифовка алмазов. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Одновременно с твердостью, алмаз является достаточно хрупким, что несколько ограничивает его применение. Под воздействием сильного удара алмаз легко раскалывается по плоскостям, параллельным граням правильного октаэдра.

Плотность (удельный вес) алмаза

Удельный вес (плотность) алмаза находятся в промежутке 3,417-3,55 гр/см3. Это достаточно много, и высокая плотность в том числе влияет на прочность данного минерала.

Удельный вес тела есть отношение его веса к весу чистой воды равного объема.

Таким образом, при одинаковых объемах, алмаз весит примерно в 3,52 раза больше чем вода.

Коэффициент преломления и дисперсии алмаза

Характерный блеск и «огонь» ограненных и отполированных алмазов (бриллиантов) обусловлен очень высоким показателем преломления (от 2,417 до 2,421) и сильной дисперсией (0,0574).

Для справки: светопреломление – это отклонение направления светового луча при вхождении в другую среду, где свет резко меняет свою скорость. Дисперсия – это различия в показателе преломления в зависимости от цвета (длины волны) применяемого освещения.

Дисперсия является основой внутреннего «огня» алмазов.

Рис.1: Схематичное изображение дисперсии:

Рис.2: Игра «огня» в бриллианте

Алмаз имеет показатель преломления 2,42, что является самым высоким среди всех драгоценных камней, используемых в ювелирном деле. Именно поэтому мы имеем удовольствие наблюдать такие свойства камня бриллиант, как сверкающий, алмазный блеск.

Уникальное сочетание дисперсии с высоким преломлением и твердостью алмаза, позволяющего отполировать его грани без малейших изъянов, составляет именно тот уникальный набор свойств, который позволил занять алмазу вершину в мире драгоценностей.

Другие физические свойства алмазов

Алмаз характеризуется аномально высокой теплопроводностью, которая составляет 900—2300 Вт/(м·К) и является наивысшей среди всех твердых тел. Это свойство позволяет рассматривать алмаз в качестве перспективного полупроводника (конечно, при условии, что будут разработаны достаточно дешевые методы производства синтетических алмазов). Существующие в настоящее время кремниевые полупроводники могут работать до 100°С, в то время как алмазные микросхемы будут работоспособны при гораздо более высоких температурах.

Из прочих свойств можно отметить, что алмаз не растворяется в кислотах и щелочах, является диэлектриком, обладает очень низким коэффициентом трения по металлу на воздухе (0,1) что объясняется образованием на поверхности алмаза тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Под действием дневного света и особенно ультарфиолетовых лучей большинство алмазов начинает светиться голубым, желтым и зеленым цветом, под действием катодных лучей проявляется люминесценция бледно-голубым цветом, под действием рентгеновских лучей – синеватым. Алмазы обладают свойством прилипать к некоторым жировым смесям. Это свойство широко используется для извлечения алмазов на обогатительных фабриках.

Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз начинает горение при 850°C. В струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в углекислый газ. Нагревание алмаза без доступа воздуха приводит к его частичному переходу в графит при температурах выше 1500°С. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут.

Источник: juvelirum.ru