Density, Thermal Expansion, Enthalpy, Heat Capacity, and Thermal Conductivity of Calcium in the Temperature Range 720–1290 K

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

Thermophysical properties of solid and liquid calcium (99.75 wt % pure) were experimentally studied with high accuracy in the temperature range 720–1290 K using dilatometer measurements, gamma-ray attenuation measurements (the gamma-ray method), high-temperature drop calorimetry, and the laser flash method. The behaviors of the density, enthalpy, and thermal conductivity of calcium in the fusion–crystallization region were studied. The enthalpy of fusion was measured as 8075 J/mol, the relative density change upon fusion as 3.3%, and the relative change in thermal conductivity upon fusion as 26%. The results were compared to the respective values in the related literature. The measurements at temperatures above 720 K either significantly amend the available literature data, or are currently unique. The constancy of the heat capacity of liquid calcium in the temperature range 1115–1290 K was verified. Fitting equations were derived, and recommended values of the investigated properties of calcium were tabulated for 720–1290 K, the temperature range where calcium is in the condensed state.

Sobre autores

R. Abdullaev

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: abdullaev.rasul88@gmail.com
630090, Novosibirsk, Russia

R. Khairulin

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: abdullaev.rasul88@gmail.com
630090, Novosibirsk, Russia

A. Agazhanov

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: abdullaev.rasul88@gmail.com
630090, Novosibirsk, Russia

A. Khairulin

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: abdullaev.rasul88@gmail.com
630090, Novosibirsk, Russia

Yu. Kozlovskii

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: abdullaev.rasul88@gmail.com
630090, Novosibirsk, Russia

D. Samoshkin

Kutateladze Institute of Thermophysics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: abdullaev.rasul88@gmail.com
630090, Novosibirsk, Russia

Bibliografia

  1. Song J., She J., Chen D. et al. // J. Magnesium Alloys. 2020. V. 8. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.jma.2020.02.003
  2. Aljarrah M., Medraj M. // Calphad. 2008. V. 32. № 2. P. 240. https://doi.org/10.1016/j.calphad.2007.09.001
  3. Deng M., Höche D., Lamaka S.V. et al. // J. Power Sources. 2008. V. 396. P. 109. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2018.05.090
  4. Li Z., Gu X., Lou S. et al. // Biomaterials. 2008. V. 29. № 10. P. 1329. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2007.12.021
  5. Terashita N., Akiba E. // Mater. Trans. 2004. V. 45. № 8. P. 2594. https://doi.org/10.2320/matertrans.45.2594
  6. Chino Y., Ueda T., Kado M. et al. // Mater. Trans. 2011. V. 52. № 9. P. 1840. https://doi.org/10.2320/matertrans.M2011109
  7. Terada Y., Tsukahara M., Shibayama A. et al. // Scr. Mater. 2011. V. 64. № 11. P. 1039. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2011.02.016
  8. Alcock C.B., Chase M.W., Itkin V. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1993. V. 22. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1063/1.555935
  9. Шпильрайн Э.Э., Каган Д.Н., Ульянов С.Н. Термодинамические функции элементов подгруппы щелочноземельных металлов (теплоемкость, энтальпия, энтропия энергия Гиббса). Обзоры по теплофизическим свойствам веществ. № 3(59). М.: ИВТАН, 1986. 77 с.
  10. Touloukian Y.S., Kirby R.K., Taylor R.E. Thermophysical properties of matter. V. 12. N.Y.: Plenum Press, 1975. 1442 p.
  11. Touloukian Y.S., Powell R.W., Ho C.Y., Nicolaou M.C. Thermophysical properties of matter. V. 10. N.Y., Washington: Plenum Press, 1973. 748 p.
  12. Touloukian Y.S., Powell R.W., Ho C.Y., Nicolaou M.C. Thermophysical properties of matter. V. 1. N.Y., Washington: Plenum Press, 1970. 1595 p.
  13. Зиновьев В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1989. 384 с.
  14. Новикова С.И. Тепловое расширение твердых тел. М.: Наука, 1974. 294 с.
  15. Ho C.Y., Powell R.W., Liley P.E. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1972. V. 1. P. 279. https://doi.org/10.1063/1.3253100
  16. Bridgman P.W. // Proc. Am. Acad. Arts Sci. 1923. V. 58. № 5. P. 1153. https://doi.org/10.4159/harvard.9780674287815.c14
  17. Smith J.F., Carlson O.N., Vest R.W. // J. Electrochem. Soc. 1956. V. 103. № 7. P. 409. https://doi.org/10.1149/1.2430364
  18. Schottmiller J.C., King A.J., Kanda F.A. // J. Phys. Chem. 1958. V. 62. № 11. P. 1446–1449. https://doi.org/10.1021/j150569a024
  19. Bernstein B.T., Smith J.F. // Acta Crystallogr. 1959. V. 12. № 5. P. 419. https://doi.org/10.1107/S0365110X59001268
  20. Peterson D.T., Fattore V.G. // J. Phys. Chem. 1961. V. 65. № 11. P. 2062. https://doi.org/10.1021/j100828a034
  21. Шпильрайн Э.Э., Фомин В.А., Качалов В.В. // ТВТ. 1986. Т. 24. № 2. С. 259.
  22. Hiemstra S., Prins D., Gabrielse G. et al. // Phys. Chem. Liq. 1977. V. 6. № 4. P. 271. https://doi.org/10.1080/00319107708084145
  23. Bohdansky J., Schins H.E.J. // JINC. 1968. V. 30. № 9. P. 2331. https://doi.org/10.1016/0022-1902(68)80241-6
  24. Culpin M. F. // Proc. Phys. Soc. 1957. V. 70. № 11. P. 1079. https://doi.org/10.1088/0370-1301/70/11/308
  25. Ульянов С.Н. Термодинамические свойства щелочноземельных металлов при высоких температурах (разработка метода, экспериментальное исследование, таблицы рекомендуемых данных в твердой и жидкой фазах). Автореф. дис. М.: ИВТАН, 1985.
  26. Cook J.G., Laubitz M.J., Meer M.P.V. // Can. J. Phys. 1975. V. 53. № 5. P. 486. https://doi.org/10.1139/p75-062
  27. Cook J.G., Meer M.P.V. // J. Phys. F: Metal Phys. 1973. V. 3. P. L130. https://doi.org/10.1088/0305-4608/3/8/002
  28. Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Kozlovskii Yu.M. et al. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2019. V. 29. № 3. P. 507–514. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(19)64959-9
  29. Abdullaev R.N., Agazhanov A.Sh., Khairulin A.R. et al. // J. Eng. Thermophys. 2022. V. 31. № 3. P. 384. https://doi.org/10.1134/S181023282203002X
  30. SpringerMaterials–properties of materials, https://materials.springer.com/
  31. Kozlovskii Yu.M., Stankus S.V. // High Temp. 2014. V. 52. № 4. P. 536. https://doi.org/10.1134/S0018151X1403016X
  32. Abdullaev R.N., Kozlovskii Yu.M., Khairulin R.A. et al. // Int. J. Thermophys. 2015. V. 36. № 4. P. 603. https://doi.org/10.1007/s10765-015-1839-x
  33. Stankus S.V., Khairulin R.A. // High Temp. 1992. V. 30. № 3. P. 386.
  34. Stankus S.V., Savchenko I.V., Yatsuk O.S. // Instrum. Exp. Tech. 2017. V. 60. № 4. P. 608. https://doi.org/10.1134/S0020441217030265
  35. Stankus S.V., Savchenko I.V., Yatsuk O.S. // High Temp. 2018. V. 56. № 1. P. 33. https://doi.org/10.1134/S0018151X18010170
  36. Parker W.J., Jenkins R.J., Butler C.P. et al. // J. Appl. Phys. 1961. V. 32. № 9. P. 1679. https://doi.org/10.1063/1.1728417
  37. Cape J.A., Lehman G.W. // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. № 7. P. 1909. https://doi.org/10.1063/1.1729711
  38. Blumm J., Opfermann J. // High Temp.-High Press. 2002. V. 34. № 5. P. 515.
  39. Stankus S.V., Savchenko I.V. // Thermophys. Aeromech. 2009. V. 16. № 4. P. 585. https://doi.org/10.1134/S0869864309040076
  40. Agazhanov A.Sh., Abdullaev R.N., Samoshkin D.A. et al. // Fusion Eng. Des. 2020. V. 152. P. 111456-1. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.111456
  41. Пелецкий В.Э., Чеховской В.Я., Латыев Л.Н. и др. Теплофизические свойства молибдена и его сплавов: Справочник / Под ред. Шейндлина А.Е. М.: Металлургия, 1990. 302 с.
  42. Савченко И.В. Измерение температуропроводности твердых материалов методом лазерной вспышки // Материалы 12-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-12), АСФ России, Екатеринбург, Новосибирск, 2006, С. 287.
  43. Тонков Е.Ю. Фазовые диаграммы элементов при высоком давлении. М.: Наука, 1979. 192 с.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2.

Baixar (140KB)
Metadados
3.

Baixar (62KB)
Metadados
4.

Baixar (77KB)
Metadados
5.

Baixar (73KB)
Metadados
6.

Baixar (66KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Р.Н. Абдуллаев, Р.А. Хайрулин, А.Ш. Агажанов, А.Р. Хайрулин, Ю.М. Козловский, Д.А. Самошкин, 2023