Fusion du graphite sous pression d'argon de 1 à 11 500 kg/cm2. Détermination du point triple et établissement d'un diagramme provisoire des états solide, liquide et gazeux du carbone. I

James Basset

La fusion du graphite a été étudiée sous des pressions d'argon croissant de 1 kg/cm2 à 11 500 kg/cm2. Le dispositif expérimental, logé dans une chambre à ultra-pressions, dans laquelle on peut comprimer de l'argon à une pression quelconque, permet de fixer entre deux mâchoires un bâtonnet de graphite pur dont le diamètre est réduit à environ 2 mm sur 15 mm de longueur. Lorsque la chambre est sous pression, on fait passer dans le bâtonnet un courant électrique d'intensité croissante jusqu'à volatilisation ou fusion. Le phénomène est observé à travers une glace en quartz. Les températures sont mesurées au moyen d'un pyromètre à disparition. La température de base est celle du cratère de l'arc électrique dans l'air sous la pression atmosphérique = 3 800° K. La pression est mesurée par un manomètre. Les résultats suivants ont été obtenus : 1° Les coordonnées du point triple du carbone sont voisines de 105 kg/cm2 et 4000° K ; au-dessous de cette pression, le carbone se sublime sans fondre ; au delà de cette pression, le carbone peut exister sous les trois états solide, liquide et gazeux; 2° En raison des difficultés des mesures de température il n'a pas été possible jusqu'ici de déterminer avec certitude comment varie la température de fusion du carbone avec la pression. L'abaissement du point de fusion avec la pression précédemment annoncée ne paraît pas se confirmer, la température de fusion croîtrait légèrement avec la pression ; 3° Une densité de 2,25 a été mesurée sur des particules de graphite fondu sous 4 000 kg/cm2 ; 4° Le carbone fondu cristallise en se refroidissant dans ces conditions et jusqu'à 11 500 kg/cm2 uniquement sous la forme graphite ; 5° Un premier diagramme caractéristique provisoire complet des états solides, liquide et gazeux du carbone a pu être dressé et est donné dans le mémoire ; 6° Des enseignements qu'on peut tirer du diagramme caractéristique, il résulte que les températures indiquées par les auteurs qui ont étudié jusqu'ici les propriétés du carbone dans l'arc électrique paraissent ne pouvoir s'expliquer que par l'existence de phénomènes particuliers. Les températures annoncées étaient très supérieures à la température de sublimation du carbone que nous avons déterminée expérimentalement. L'étude de la fusion et de la volatilisation du carbone dans le cratère d'arcs électriques observés dans les mêmes conditions de pression est en cours.

Keywords: melting point; pressure measurement; thermodynamics

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James Basset. Fusion du graphite sous pression d'argon de 1 à 11 500 kg/cm2. Détermination du point triple et établissement d'un diagramme provisoire des états solide, liquide et gazeux du carbone. I. Journal de Physique et le Radium, 1939, 10 (5), pp.217-228. ⟨10.1051/jphysrad:01939001005021700⟩. ⟨jpa-00233662⟩