ダイヤモンドは溶けたり燃えたりすることができますか(そしてどのように)? The Science Explained-深遠な物理学

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古いことわざは、ダイヤモンドは永遠ですが、彼らは本当にあることを行きますか?

ダイヤモンドは確かに世界で最も強い物質の一つですが、それらは焼かれたり溶けたりすることができますか?要するに、ダイヤモンドは燃焼プロセスに十分な酸素があることを考えると、約900℃で燃焼します。

ダイヤモンドはまた、少なくとも4500℃の温度と標準大気圧の約100 000倍高い100 000バールの圧力を与えられて溶融することができます。しかし、物語にはもっと多くのことがあります。

これらの非常に特定の燃焼および融解条件は、ダイヤモンドの化学的および物理的性質によって説明することができ、それは、例えば海王星および天王星に液体ダイヤモンド海が存在する可能性さえある理由を説明することができる。ここでは、ダイヤモンドの燃焼点と融点の表です。

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燃焼点 融点
燃焼点 融点
燃焼点 融点
燃焼点 融点
温度 900°c 4500°c
圧力 1bar(1気圧) 100 000Bar(100 000気圧)

後の記事では、これらの燃焼と溶融プロセスがどのように機能するかを正確に説明し、それが可能かどうかについて話 実際にダイヤモンドを溶かす。P>

ダイヤモンドの燃焼点は何ですか?

ダイヤモンドはそもそも形成するには非常に厳しい条件が必要であるという考えに精通している可能性が最も高い。 これはまた、他の方法で動作します。 しかし、ダイヤモンドの燃焼条件は正確には何ですか?ダイヤモンドが燃焼を開始するのに必要な温度は、大気圧で約900℃(華氏1650または1200ケルビンに相当)です。

ダイヤモンドが燃焼を開始するのに必要な温度は、大気圧で約900℃(華氏1650または1200ケルビンに相当)です。

燃焼プロセスには十分な酸素も必要です。燃焼(またはより正確には燃焼)の科学的定義は、周囲の環境にエネルギーを放出する酸素との化学反応です。

燃焼の科学的定義は、酸素との化学反応

ダイヤモンドはこの定義の例外ではなく、基本的に炭素で作られているため、実際にはダイヤモンドについても燃焼が発生します。

ダイヤモンド

ダイヤモンドが十分に加熱され、酸素と接触すると、それは燃焼し、酸素と反応して、利用可能な酸素の量に応じて一酸化炭素または二酸化炭素のいず:

C+\frac{1}{2}O_2\rightarrow\CO
C+O_2\\RIGHTARROW\co_2

これは実際には、例えば通常の石炭の燃焼と同じ化学式を持つ(石炭が完全に炭素で構成されていると仮定する)。酸素が利用できない場合、燃焼反応は起こり得ません。

この種の条件では、高温に加熱すると、ダイヤモンドは代わりにグラファイトに変わります。

これは、高温がダイヤモンド構造を破壊し、反応する酸素がないため、ダイヤモンドは通常の低圧条件でより安定して有利な形態であるため、その構造をグラファイトに変化させるという事実によるものである。 P>

燃えるダイヤモンドはどのように見えますか?h2>

ダイヤモンドの燃焼は、悲しいことに、それが実際のダイヤモンドだと考えるべきほど派手ではありません。 しかし、それはかなり明るく輝きますが、私たちが通常何かが燃えると思うように、それは火にはあまり明るくありません。とにかく、ここで燃えるダイヤモンドのクールなビデオです:

ダイヤモンドを燃やす実際の実用的なあなたが持っているかもしれない次の質問は、どのように実際にダイヤモンドを燃やすだろうということですか? それを行う最も実用的な方法は何でしょうか?ダイヤモンドを焼く最も簡単な方法は、それを液体酸素に浸すことです。

ダイヤモンドを焼く最も簡単な方法は、ダイヤモンドを液体酸素に浸 これは、燃焼が起こるのに少なくとも十分な酸素があることを保証するであろう。問題は、酸素が液体として存在するためには、-183℃(大気圧)以下の温度を持たなければならないということです。

問題は、酸素が液体として存在するためには、-183℃(大気圧)以下の温度を持たなければならないということです。 これは、温度が一般的に実際にダイヤモンド構造内の結合を破壊し始めるには低すぎる可能性があることを意味します。

したがって、より効率的な方法は、上のビデオに見られるように、最初にダイヤモンドを非常に高い温度(トーチか何かで)まで加熱してから、液体酸素ダイヤモンドの融点は何ですか?

ダイヤモンドの融点は何ですか?

溶融ダイヤモンドのアイデアは、おそらくそれを見たことも聞いたこともないので、かなり奇妙に見えるかもしれません。 これは、ダイヤモンドを溶かすための条件が非常に極端であり、また非常にまれであるためです。基本的に、ダイヤモンドは約4500°C(4700Kを少し超える)の最低温度と100,000bar(約10GPaまたは100,000気圧)の圧力で溶融します。

ダイヤモンドは、100,000bar(約10GPaまたは100,000気圧)の圧力で溶融します。

ダイヤモンドは、100,000bar(約10GPaまたは100,また、ダイヤモンドは一般的に特定の方法で構造化された炭素だけとして定義されているため、「液体ダイヤモンド」の概念も少し疑問です。

だから、溶融したダイヤモンドがもはやダイヤモンドでさえあるのか、単に液体炭素であるのかについては、間違いなく議論があります。

とにかく、特定の条件の下でダイヤモンドを溶融形態に変えることはまだ可能です。

融点が10GPaと4700Kの周りに見ることができる炭素の相図。 (ウィキメディアコモンズからの写真)

上の写真は、炭素の特定の形態(相)とこれらの相の一般的な形成条件を説明する炭素の相図で

この図から、ダイヤモンドが液相(すなわち融点)に交差するときの条件を選ぶことができます。

  • 最低温度4500℃(約4700K)。
  • 100 000バー(約10GPaまたは100 000atm)の圧力。

これらの条件についての興味深い点は、ダイヤモンドが実際に通常の大気圧レベルで溶融することはできませんので、それを行うには間違いなこれは、ダイヤモンドを溶かす問題が発生する場所でもあります。

(先に説明したように)酸素の非存在下で加熱したとき、それは実際に溶融条件に到達する前に、ダイヤモンドはグラファイトの方法に変わるだろう、一方、酸素が存在する場合、ダイヤモンドは溶ける前に燃え尽きるだけです。

ダイヤモンドは実際に高圧条件でグラファイトよりも安定した形になるので、高圧が必要なのはこのためです。

高圧条件では、ダイヤモンドは したがって、当然のことながら、圧力が十分に高いことを考えると、ダイヤモンドは溶融する前にグラファイトに変わることはない。

ダイヤモンドは実験室で溶かすことができますか?

幸いなことに、ダイヤモンドの融解は理論的に疑問に思うだけのものではありません。 科学者たちは実際に現実の世界でそれを行うことができました。

ニューメキシコ州アルバカーキにあるSandia National Laboratoriesの一部であるZマシンは、2006年に実験室の条件で非常に高い圧力を作り出すことによってダイヤモンドを溶

私たちが溶かしているダイヤモンドの方法は、非常に強い磁場を使用してダイヤモンドの小さな断片で小さな金属板を撮影することでした。 小さなプレートは、その後、大気圧の10万倍以上に相当する衝撃波を作成するために、あらゆる方向から均等にダイヤモンドを打つだろう。ご希望の場合は、sandia National Laboratoriesのウェブサイトから魅力的なSandia Zマシンについての詳細を読むことができます。

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溶岩はダイヤモンドを溶かすことができますか?h2>

溶岩の水たまりに置かれたときにダイヤモンドが液体に溶けるのを見るのはどれほど面白いでしょうか。 しかし、これは実際に可能でしょうか?

簡単に言えば、ダイヤモンドの融点は約4500℃(圧力100キロバール)であり、溶岩は約1200℃しか熱くないため、ダイヤモンドは溶岩で溶けることはできません。

ダイヤモンドは溶岩で燃えることができますか?H2>

溶岩はダイヤモンドを溶かすのに十分なほど熱くありませんが、代わりにダイヤモンドを溶岩で燃やすことができますか?要するに、ダイヤモンドの燃焼温度は約900℃であり、溶岩は1200℃の高温になる可能性があるため、ダイヤモンドは溶岩で燃焼することができます。P>

酸はダイヤモンドを溶かすことができますか?

酸、特にいくつかの非常に腐食性のものは、多くのものを溶解することができます。 しかし、酸はダイヤモンドを溶解する可能性がありますか?要するに、酸はダイヤモンドの強い炭素結晶構造を破壊するのに十分な腐食性の酸がないだけなので、ダイヤモンドを溶解しません。

しかしある酸はダイヤモンドを損なうかもしれません。

下には、ダイヤモンドが非常に腐食性の酸混合物であるピラニア溶液の容器に入れられるAction Labの興味深い実験があります。

長い話を短くすると、ダイヤモンドはほとんど溶けず、ダイヤモンドが実際に質量を失ったのか、スケールの読み取りにわずかな偏差があったのかは明らかではありませんでした。また、酸がガラスを溶解できるかどうか、そしてどの酸が実際にそれを行うことができるかどうか疑問に思っているなら(確かにできる酸があります!)、私はこの記事を読むことをお勧めします。

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