光芒燃氣熱水器故障代碼e8(光芒燃氣熱水器故障代碼e5)

前沿拓展：

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簡 介： 雖然鉛筆芯，金剛石中都有碳，但由于微觀結構不同，它們在空氣中并不會像普通的木炭那樣容易被點燃。組成鉛筆芯的石墨與金剛石都是熱的良導體，但在導電性能方面，石墨是導體，而金剛石為絕緣體。 關鍵詞： 鉛筆芯，燃燒，金剛石

01 鉛筆芯1.1 鉛筆芯的組成

??鉛筆芯[1] （ pencil lead[2] ）是普通鉛筆、自動鉛筆中用于書寫繪圖的主要組件。雖然名稱中包含有 鉛[3] ，但鉛筆芯主要使用 石墨[4] 和 粘土[5] 按照一定的比例混合支撐。粘土的比例越大，鉛筆芯越硬，寫出的筆跡越輕，反之鉛筆芯就越軟，寫出的筆跡就越黑。

??在博文 鉛筆里有鉛嗎？如果沒有，那為啥要叫鉛筆呢？[6] 對于鉛筆材料如何從鉛演變成石墨的過程進行了梳理。

▲ 圖1.1 金屬元素鉛（Pb）

1.2 鉛筆芯可以燃燒嗎？

??既然鉛筆芯中的石墨成分是碳，與 木炭[7] 、 焦炭[8] 中的 無定形碳[9] 是同一種成分，那么鉛筆芯可以燃燒嗎？

▲ 圖1.1.2 含有碳元素的木炭

1.2.1 石墨是否可以燃燒？

??正是由于石墨不容易燃燒，但它又具有非常好的化學穩定性、熱傳導特性，所以石墨可以被制作成 石墨坩堝[10] 用于融化金屬。

▲ 圖1.2.2 石墨坩堝

1.2.2 電流通過鉛筆芯

??在 B站中有很多視頻展示了在鉛筆芯中通過大電流進而發熱發光的過程，發光是因為電能使得鉛筆芯溫度上升進而產生的熱輻射，并不是因為燃燒。

▲ 圖1.2.3 電流通過鉛筆芯

??下面是在 發光的鉛筆芯[11] 展示的 利用十節1號干電池加熱鉛筆芯的過程。可以看到在大電流所產生的高溫下，鉛筆芯溫度急劇上升，在把內部中一些揮發物質排出之后，鉛筆芯開始發出柔和橘紅色的光芒。

▲ 圖1.2.4 十節2號電池（15V）加熱鉛筆芯

??鉛筆芯在涼的狀態下溫度大約是3Ω左右，在10節干電池作用下吸收的電功率大約為 75W。

▲ 圖1.2.5 利用直流電源點亮鉛筆芯

??下面 是在 鉛筆芯通電發光（模擬燈泡發光）[12] 展示的通過32V的低壓電源點亮鉛筆芯的過程。可以看到最后電源輸出功率達到了200W，鉛筆芯發出耀眼的光芒。

▲ 圖1.2.6 利用32V的電源點亮鉛筆芯

??注意到低壓電壓一開始設定的輸出電壓為32V，接通鉛筆芯之后，輸出電壓跌落到12V左右，輸出電流恒定在6.796A。隨著鉛筆芯發熱，輸出電壓逐步提高，當到達32V之后，輸出電流便逐步下降。這個過程說明鉛筆芯的電阻隨著溫度的升高而增加。

??到了最后，電流跌落到3A左右，輸出功率也從峰值200W降低到100W。

1.3 不太好燃燒的碳棒

??通過上面網絡查詢，可以看到鉛筆芯在原理上可以在高溫下與氧氣發生氧化還原反應，產生熱與二氧化碳。但與我們常說的燃燒還是相距更遠。在停止加熱的情況下，鉛筆芯在空氣中無法因其氧化所產生的熱持續燃燒，反而會迅速冷卻。

1.3.1 高溫下燃燒

??作為碳元素的另外一個同素異形體-金剛石也是可以燃燒，在純氧氣的環境下，文檔上升到 690℃ ~ 840℃便可以被點燃。 在 Can Diamonds Burn?[13] 講解了在普通空氣下，如果不持續被加熱，金剛石則無法持續燃燒。也像鉛筆芯一樣迅速冷卻，停止化學反應。

▲ 圖1.3.1 游標卡尺測量金剛石尺寸

1.3.2 絕緣體

??金剛石與石墨一樣是熱的良導體，在 Is Diamond a Conductor?[14] 文章中介紹了金剛石另外一個有趣的性質：它居然是絕緣體，這一點與石墨不同，所以它無法在電壓作用下發熱發光。

??但如果金剛石摻雜有硼元素，則會在低于 絕對溫度4K 下形成超導體。

※ 總??結 ※

??雖然鉛筆芯，金剛石中都有碳，但由于微觀結構不同，它們在空氣中并不會像普通的木炭那樣容易被點燃。組成鉛筆芯的石墨與金剛石都是熱的良導體，但在導電性能方面，石墨是導體，而金剛石為絕緣體。

??為什么當年愛迪生使用碳素纖維做成白熾燈絲，而不使用金剛石。

參考資料

[1]

鉛筆芯: https://baike.baidu.com/item/%E9%93%85%E7%AC%94%E8%8A%AF/1460421?fr=aladdin

[2]

pencil lead: https://www.thefreedictionary.com/pencil+lead

[3]

鉛: https://baike.baidu.com/item/%E9%93%85/2141563

[4]

石墨: https://baike.baidu.com/item/%E7%9F%B3%E5%A2%A8/170036

[5]

粘土: https://baike.baidu.com/item/%E9%BB%8F%E5%9C%9F

[6]

鉛筆里有鉛嗎？如果沒有，那為啥要叫鉛筆呢？: https://baijiahao.baidu.com/s?id=1653241832715869103&wfr=spider&for=pc

[7]

木炭: https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%A8%E7%82%AD/5109868?fr=aladdin

[8]

焦炭: https://baike.baidu.com/item/%E7%84%A6%E7%82%AD

[9]

無定形碳: https://baike.baidu.com/item/%E6%97%A0%E5%AE%9A%E5%BD%A2%E7%A2%B3/6859347

[10]

石墨坩堝: https://www.superbmelt.com/graphite-crucibles/

[11]

發光的鉛筆芯: https://www.bilibili.com/video/BV1yZ4y1V7b8/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.4

[12]

鉛筆芯通電發光（模擬燈泡發光）: https://www.bilibili.com/video/BV1Yg411P712/?spm_id_from=autoNext

[13]

Can Diamonds Burn?: https://www.gemsociety.org/article/can-diamonds-burn/

[14]

Is Diamond a Conductor?: https://www.thoughtco.com/diamond-a-conductor-607583

拓展知識：