Графитовый карандаш, простой карандаш | ILLUSTRIUM

Графит (от древнегреческого γράφω — записывать, писать).
Обзор графических материалов и инструментов начну, пожалуй, с простого графитового карандаша. Пусть он будет №1 в моем списке. Его все видели и все им пользовались.

Однако, тех, кто только берется всерьез изучать рисунок, возникает ряд вопросов о его свойствах. И действительно, при более близком знакомстве карандаш оказывается не таким простым. Существуют нюансы, о которых стоит рассказать.

Прежде всего, нужно озвучить очевидный факт, что графит – это материал, а карандаш – инструмент. То есть, сам карандаш (деревянный или механический) может иметь разную сердцевину и это не обязательно должен быть графит. К примеру, в эпоху Возрождения в качестве стержня использовали свинцовую и серебряную проволоку, черный глинистый сланец (черный мел), сажу и некоторые другие материалы, о которых я еще напишу.
Сейчас же я хочу рассказать о графите.

Карандаши, продающиеся повсеместно в канцелярских магазинах, используемые нами в повседневной жизни, в школе, на работе, дома, в общем, те, к которым мы так привыкли, в подавляющем большинстве содержат грифель — графитовый стержень.
Графит – одна из форм углерода, самородный элемент, образующийся под действием высоких температур в вулканических и магматических породах. И, хотя это и не относится к нашему делу, отлично проводит ток. На сегодняшний день графит для карандашей производится в основном искусственно с помощью различных технологий.
Итак,

графит – графический материал
грифель – графитовый стержень внутри карандаша с примесями глины и клея.
карандаш – стержень (не обязательно графитовый) в деревянной, пластиковой или металлической оправе.

4000 лет до н. э.

Самое древнее археологическое свидетельство использования графита датируется эпохой неолита, около 4 тысячелетия до н.э. —  раскрашенная графитом глиняная посуда, принадлежавшая древней культуре Боян-Марица, располагавшейся на территории современной Молдавии и Румынии.

XVI век

Впервые в качестве приспособления для рисования графит стал использоваться в Англии. История гласит, что в 16 веке по территории графства Камберленд прошла страшная буря, повалившая сотни деревьев, выдернув их с конями, тем самым обнажив месторождения графита.
Обнаружив неведомый минерал, местные пастухи сделали вывод, что он не горит подобно углю, и не плавится как свинец. Таким образом, пачкающему камню не нашли лучшего применения, чем помечать овец. Чуть позже из графита стали вытачивать бруски для рисования, поскольку  писать ими было невозможно из-за мягкости минерала.
В 1565 в «Трактате о минералах» Конрада Геснера встречается первое описание прототипа современного карандаша – графита в дереве.

Графит и современный «простой» карандаш Природный графит Антикварный карандаш

XVII век

В 17 веке предки современных графитовых карандашей завоевали популярность у художников. Его помещали между дощечек или оборачивали нитью, чтобы он не пачкал руки.

XVIII век

Долгое время все попытки скрепить графитовый порошок терпели неудачи, пока в 1761 г. немец Каспар Фабер нашел удачное решение: он добавил в  графит сурьму со смолой и получил густую по консистенции массу, позволившую отливать прочные стержни.
Название «графит» появилось лишь в 1789 году. Его предложил немецкий геолог Абраам Верне. До этого момента минерал называли «чёрный свинец», «серебристый свинец» и «карбидное железо».

В 1795 году произошел еще один прорыв в усовершенствовании карандаша, когда французский ученый и изобретатель Конте и чешский владелец фабрики по изготовлению лабораторной посуды Гардмут независимо друг от друга разработали и усовершенствовали технологию получения грифелей из смеси дешевой графитной крошки и глины с последующим обжигом. Степень твердости достигалась путем добавления разного процента глины.
С тех пор технология производства графитовых карандашей принципиально не менялась.

XIX век

К 1846 г. промышленность уже выпускала карандаши 17 градаций мягкости.
В 1869 г. произошел еще один качественный скачок в развитии карандаша. Ювелир, эмигрировавший в Америку, Алонсо  Кросса озадачился тем, что в процессе затачивания, треть карандаша выбрасывается. Это обстоятельство и фантазия ювелира произвели на свет механический карандаш.

Российская маркировка твердости Европейская шкала твердости Европейская маркировка твердости

Наше время

В наш век графитовый материал поставляется на арт рынок в нескольких видах:
•    Классический карандаш (графит в деревянной рубашке)
•    Графит без дерева в пластиковой обертке
•    Графитовые бруски
•    Графитовые грифели для цанговых карандашей разного диаметра.
Сейчас, как и в 18 веке, разная твердость грифеля достигается с помощью добавления в графит необходимого количества глины.
Возьмите свой карандаш. На нем вы найдете буквы или букву и цифру.  Это принятое обозначение степени мягкости или жесткости грифеля. Буква обозначает, к твердому или мягкому относится ваш карандаш.  Цифра рядом с буквой означает  степень выраженности  того или другого свойства.

В России шкала  обозначается русскими буквами:
•    М — мягкий, темный
•    Т — твердый, светлый
•    ТМ — средняя твердость

В Европе больше на одну букву F :
•    В — black — мягкий, темный
•    H — hard  — твёрдый, светлый
•    F —  fine point — средний тон между твердо-мягким и твердым
•    HB — твердо-мягкий

США используют следующие обозначения:
•    1 — европейский B — мягкий, темный
•    2 — европейский HB — твердо-мягкий
•    2½ — европейский F — средний
•    3

— европейский H — твердый
•    4 — европейский 2H — очень твердый.

Российские художники чаще всего имеют дело с европейскими и российскими обозначениями .
Стоит учесть, что между маркировками разных стран нет единого ГОСТа, поэтому M=B, T=H только формально. В реальности они будут немного отличаться.
Если честно, то я никогда не вникала настолько сильно в нюансы при рисовании, чтобы искать разницу между М и В, и утверждаю, что это не так важно. Примерно они всё же соответствуют заявленному тону. Наверняка вы и сами знаете, что при разном нажатии даже один и тот же карандаш способен выдавать разный тон. Поэтому это не тот момент, на котором стоит особо останавливаться.
Обычно художники используют мягкость от TM(HB) и мягче. Все, что тверже, принято считать чертежными инструментами.

Я обычно работаю в диапазоне от TM(HB) до 6M(6B).  Пожалуй, за всю мою практику у меня не возникло необходимости выйти за пределы этих цифр.

Более твердые грифели мне не нравятся, потому что продавливают бумагу, а те, что мягче слишком пачкаются. Если мне действительно нужно что-то темнее, я перехожу на другие материалы, например, на угольный карандаш.

Рекомендация от производителя карандашей Koh-i-Noor по использованию тонального диапазона для арта, графики и чертежей. Довольно субъективное деление на арт и графику. Хотелось бы еще понять, что они подразумевают под этими двумя терминами. Я думаю, что деление идет на графику, рисунок и чертеж, тогда все встает на место.

В итоге получается, что как бы не казался огромным существующий диапазон тона, в реальности же, для выполнения любых задач в рисунке, будет достаточно иметь два-три типа твердости карандаша. Первые два – это: ТМ(HB), 2М(2B). Насчет третьего могут быть варианты. Я предпочитаю иметь под рукой достаточно мягкий карандаш, например 6М(6В), однако, вместо 6М(B) можно взять и 4 М(B). Это дело вкуса. В любом случае, не промахнетесь, трех номеров более чем достаточно, поверьте.

В зависимости от поставленной задачи, кроме выбора твердости грифеля, художники применяют еще и разные способы заточки карандаша, но об этом я расскажу в другой статье.

На сегодня всё. Всем успехов!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Исследование физических свойств простого карандаша

Исследование физических свойств простого карандаша

Мельникова З.В. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №154 г. Челябинска»

Быкова И.В. 1

---

1Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №154 г. Челябинска»

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Вам приходилось когда-нибудь сравнивать себя с простым карандашом? Это получилось очень тонко и верно у бразильского прозаика и поэта Пауло Коэльо в книге «Подобно реке…». Бабушка беседует с внуком и дает ему советы. Вот некоторые из них:

Чтобы писать, мне приходится время от времени затачивать карандаш. Эта операция немного болезненна для него, но зато после этого карандаш пишет более тонко. Следовательно, умей терпеть боль, помня, что она облагораживает тебя.

Если пользоваться карандашом, всегда можно стереть резинкой то, что считаешь ошибочным. Запомни, что исправлять себя — не всегда плохо. Часто это единственный способ удержаться на верном пути.

В карандаше значение имеет не дерево, из которого он сделан, и не его форма, а графит, находящийся внутри. Поэтому всегда думай о том, что происходит внутри тебя.

Карандаш всегда оставляет за собой след. Так же и ты оставляешь после себя следы своими поступками, и поэтому обдумывай каждый свой шаг[3].

Прочтение этой книги вызвало у меня желание узнать больше интересных фактов о простом карандаше. Да и графит, который входит в состав грифеля простого карандаша, является основой для производства графена – перспективного материала как основы наноэлектроники. Поэтому изучение физических свойств простого карандаша является актуальным.

Объект исследования: простой карандаш и материал для его изготовления – графит.

Предмет исследования: физические свойства графита, который входит в состав карандаша.

Цель работы: раскрыть свойства и возможности простого карандаша, исследовать физические свойства грифелей простых карандашей.

Задачи: изучить различные источники информации о карандашах; изучить виды, свойства карандаша и материала – графита.

Гипотеза: стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами, которые имеют большое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях: можно рисовать под водой, на морозе, проводит электрический ток, не электризуется.

Методы: работа с научной литературой, наблюдение, эксперимент, анализ результатов эксперимента.

Для выполнения работы использованы приборы и материалы: вольтметр учебный с пределом измерений 6В, батарейки 2х1,5 В, соединительные провода, простые карандаши разной твердости, рычажные весы с разновесами, штангенциркуль, динамометр, штатив, электрометр, лоскуты шелковой, шерстяной ткани.

Новизна и практическая значимость работы заключается в следующем: подобраны экспериментальные задачи, которые формируют метапредметные умения и навыки; теоретические положения и результаты экспериментальной работы, проделанной мной, могут быть взяты за основу при разработке курса внеурочной деятельности или элективного курса.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Происхождение современного карандаша

В «Толковом словаре русского языка» Д. Н. Ушакова про карандаш написано так: «Карандаш – это тонкая палочка графита, сухой краски и т. п., обычно вделанная в дерево, для письма, черчения и рисования» [6].

С начала XIII века, история карандаша знает «серебряный карандаш», которым художники пользовались при рисовании. Он представлял собой тонкую серебряную проволоку, припаянную к ручке. Этот карандаш имел свои характерные особенности – написанное им нельзя было стереть, а его штрихи серого цвета, через некоторое время, приобретали коричневый оттенок.

История карандаша знает и «свинцовый карандаш», который часто использовался для наброска портрета потому, что он давал четкий, но едва заметный штрих.

Карандаш под названием «итальянский» стал известен в XIV веке. Его стержень был изготовлен из глинистого чёрного сланца. Чуть позже, его стали изготавливать другим способом — порошок жжёной кости скрепляли растительным клеем.  «Итальянский карандаш» давал интенсивные и насыщенные линии.

Что интересно, в наше время иногда применяются художниками такие карандаши, для придания рисунку определённого эффекта. Первый документ, упоминающий о деревянном карандаше, датируется 1683 годом. А в 1719 году, в Германии, началось производство графитных карандашей. Путем смешивания графита с серой и клеем, немцы получали стержень не очень высокого качества, но его цена была не высокой.

История карандаша говорит, что изобретателями современного карандаша, независимо друг от друга, стали венский мастер Йозеф Хардмут и французский ученый Никола Жак Конте.

В 1790 году, смешав три компонента: пыль графита, глину и воду, Йозеф Хардмут получил смесь, которую обжог в печи. Изменяя в составе количество глины, он получал материал разной твердости. Подобным образом, получил стержень из пыли графита Никола Жак Конте в 1795 году. Он разработал технологию, по которой графит смешивался с глиной, и получался материал для производства качественного стержня. При помощи высоких температур достигалась высокая прочность, а различная твердость стержней достигалась изменением пропорций графита и глины.

Шестигранную форму карандаша придумал граф Лотар фон Фаберкастлв XIX веке, когда заметил, что карандаш круглой формы часто скатывается с наклонных поверхностей.

Механический карандаш был придуман в 1869 году американцем Алонсо Таунсенда Кроссом. Он заметил, что затачивая карандаш, мы попросту отправляем его две трети в отходы – это и натолкнуло его на мысль создать «безотходный» металлический карандаш. Такой карандаш состоял из металлической трубки и графитного стержня, который, по необходимости, выдвигался на нужную длину [4].

Свойства графита

Графит — аллотропная модификация углерода, наиболее устойчивая при обычных условиях. Графит — распространенный в природе минерал. Встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию графита.

Свойства графита хорошо изучены и находят широкое применение. Образуется графит в результате вулканической деятельности при высоких температурах, поэтому и находят его в природе в магматических горных породах, где содержание кристаллического графита может доходить до 50%. Крупное графитовое месторождение находится в Тунгусском каменноугольном бассейне, образовавшееся в результате высокотемпературного воздействия на уголь – так называемая скрытокристаллическая форма графита, содержание которого лежит в пределах от 60 до 80%.

Цвет графита варьирует от железо-черного до стального серого с характерным металлическим блеском. На ощупь минерал жирный, скользкий, пачкает пальцы и бумагу, при механическом воздействии расслаивается на отдельные чешуйчатые частицы. Именно это свойство графита позволяет применять его в карандашах.

По сравнению с алмазом графит обладает меньшей твердостью и плотностью, а также графит электропроводен. Его теплопроводность зависит от степени нагрева. Графит обладает чрезвычайной огнеупорностью, его температура сгорания — 38500С. Графит не плавится, а возгоняется при температуре 3500⁰С, т.е. из твердого состояния переходит в газообразное, минуя жидкое состояние.

Применение графита

Техническое применение минерала чрезвычайно разнообразно и обусловлено свойствами графита, главным образом его огнеупорностью и электропроводностью. Так, в металлургии графит используется для производства тугоплавких тиглей, чехлов для термопар, емкостей для кристаллизации. В литейном производстве графитовый порошок используется в качестве антипригарной присыпки, а также для смазывания литейных форм.

Он также служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, анодов и сеток в ртутных выпрямителях, самосмазывающихся подшипников и колец электромашин, вкладышей для подшипников скольжения, втулок для поршневых штоков, уплотнительных колец для насосов и компрессоров, как смазка для нагретых частей машин и установок.

Даже в атомной энергетике замечательные свойства графита находят свое применение, в первую очередь, это его способность замедлять нейтроны в реакторах.

После облучения графита нейтронами его физические свойства изменяются: удельное электрическое сопротивление увеличивается, а прочность, твердость, теплопроводность уменьшаются на порядок. После отжига при 1000-2000°С свойства восстанавливаются до прежних значений.

В ракетостроении сопла ракетных двигателей и многие элементы теплозащиты также производятся с применением графита.

Его используют в химическом машиностроении – для изготовления теплообменников, трубопроводов, запорной арматуры, деталей центробежных насосов и для работы с активными средами. Графит используют также как наполнитель пластмасс, компонент составов для изготовления стержней для карандашей, при получении алмазов.

Перспективы использования графита. Графен.

Еще несколько десятилетий назад, заинтересовавшись особой структурой графита, ученые задумались о том, какими свойствами мог бы обладать тончайший — отдельный — его слой. Этот гипотетический слой и получил название «графен». Графен – ультратонкий, механически очень прочный, прозрачный, гибкий и электропроводящий материал.

Теплопроводность графена в 10 раз выше, чем у меди. Доля поглощенного света в широком интервале не зависит от длины волны.

За создание графена выходцам из России Константину Новоселову и Андрею Гейму была присуждена Нобелевская премия 2010 года по физике.
Он-то как раз не так уж и экзотичен. На любом письменном столе, если хорошенько поскрести, отыщется немножко графена. Точнее говоря, если взять в руки лежащий на столе карандаш и поскрести его графитовый грифель, то в отслоившихся чешуйках графита непременно найдутся тончайшие графеновые пленки. Они настолько тонки, что, сложив в стопку три миллиона таких пленок, мы получим слой графита толщиной в миллиметр.

Сам графит по своей структуре — это множество таких пленок, сложенных одна на другую. Каждая пленка состоит из бессчетных атомов углерода, расположенных в виде правильных шестиугольников. Соединяясь друг с другом, эти шестиугольники образуют кристаллическую решетку. Подобная структура обуславливает необычные свойства графита. Например, он проводит электрический ток в одном направлении – параллельно пленкам, и не пропускает в другом — перпендикулярно им [7].

Практическая часть

Эксперимент № 1. Изучение механических свойств грифеля при различной температуре.

Мы решили проверить, будет ли простой карандаш писать при низкой температуре. Для этого в морозильную камеру (где температура -18˚С) положили на 1 час простой карандаш, предварительно сделав рисунок. Когда мы достали из камеры холодильника простой карандаш, он оставлял на бумаге след, но чуть светлее, чем до испытания.

В кристаллической решетке графита атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко находятся друг от друга, при этом атомы углерода в каждой плоскости имеют прочные межатомные связи. Поэтому связь между слоями значительно слабее, чем внутри слоя, и под воздействием внешних сил происходит скольжение – смещение одних слоев относительно других. Но при низкой температуре, расстояние между атомами сокращается, межмолекулярное притяжение увеличивается, слои решетки становятся ближе друг к другу, поэтому слои не так легко отрываются друг от друга, и карандаш пишет чуть светлее, чем при комнатной температуре [1].

Эксперимент № 2. Изучение механических свойств грифеля простого карандаша под водой.

В ёмкость с водой мы опустили кусок фанеры и в воде попробовали написать на нем простым карандашом. Когда мы вытащили из воды мокрый лист фанеры, то на нём хорошо видна надпись, которая была четкая и не растекалась.

Графит – твёрдое вещество, притяжение между частицами большое, а диффузия между твёрдым и жидким веществами проходит с небольшой скоростью. Поэтому молекулы воды не смогли разрушить кристаллическую решётку графита.

Эксперимент № 3. Определение плотности грифеля простого карандаша.

Масса грифеля, г	Длина грифеля, см	Диаметр сечения, см	Площадь сечения, см2	Объем грифеля, см3	Плотность грифеля, г/см3
0,2000	5,5	0,1500	0,0177	0,0974	2,0534

Отделили грифель простого карандаша от деревянной оболочки. Форму грифеля считаем цилиндрической. Массу грифеля определяем с помощью рычажных весов, длину грифеля с помощью линейки, а его толщину определяем с помощью штангенциркуля. По результатам эксперимента плотность грифеля равна 2,0534 г/см3. Из справочника: плотность графита 2,10 – 2,52 г/см³ [2].

Эксперимент № 4. Изучение электропроводности простого карандаша.

Собрали установку, состоящую из источника постоянного тока (батарейки), вольтметра, соединительных проводов, простого карандаша. В ходе выполнения работы использовались различные по твердости-мягкости простые карандаши.

№ п/п	Вид карандаша	Диаметр карандаша, см	Длина карандаша, см	Напряжение, В
	М	0,6	18	1,6
	2М	0,6	18	2,4
	ТМ	0,6	18	1,6
	2Т	0,6	18	1,4
	Т	0,6	18	1,2
	ТМ	0,6	8,7	1,8
	ТМ	0,8	18	2,6
	ТМ	0,8	14	2,8
	Цветной карандаш	0,6	18	0

Графит является проводником электрического тока, напряжение в цепи меняется в зависимости от длины и площади сечения грифеля: чем короче грифель, тем напряжение больше, и наоборот, чем грифель длиннее – тем напряжение меньше. Если площадь сечения больше, то и напряжение больше, значит, грифель является сопротивлением. Чем мягче карандаш, тем больше напряжение на участке цепи, содержащем карандаш. Грифель цветного карандаша не проводит электрический ток, так как в грифеле цветного карандаша графита нет, он выполнен из смеси белой глины и пигментов, или красителей.

При исследовании электрических свойств грифеля простого карандаша необходимо соблюдать элементарные правила техники безопасности:

— измерения проводить сухими руками;

— источник тока электрической цепи подключать в последнюю очередь;

— не включать собранную цепь без проверки и разрешения учителя;

— не касаться руками мест соединений;

— не использовать провода с нарушенной изоляцией;

— не допускать предельных нагрузок измерительных приборов.

Эксперимент № 5. Определение сопротивления грифеля механическим нагрузкам.

Измеряем длину грифеля – 5 см. Закрепляем его в лапке штатива и подвешиваем к его концу динамометр. Грифель сломался при нагрузке 2,4 Н.

Предел прочности грифеля составляет: σ = F/S; σ = 2,4 Н / 0,00000177 м² = 1355930 Па

Эксперимент № 6. Исследование электризации грифеля простого карандаша.

Для того, чтобы проверить электризуется грифель простого карандаша или нет, мы взяли различные материалы: шёлк, шерсть, бумагу. Мы натерли грифель шелком и поднесли к электроскопу. На приборе стрелка не отклонилась, следовательно грифель не электризуется при натирании шелком. Затем опыт повторили с лоскутом шерстяной ткани и бумаги. Грифель не наэлектризовался.

Грифель простого карандаша не является проводником.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных экспериментов я выяснила:

— простой карандаш пишет при низкой температуре чуть светлее, чем при комнатной температуре;

— грифель простого карандаша не электризуется;

— грифель простого карандаша пишет под водой;

— грифель простого карандаша проводит электрический ток; напряжение в цепи меняется в зависимости от длины и площади сечения грифеля;

— плотность грифеля простого карандаша 2,05 г/см³;

— предел прочности грифеля простого карандаша 1355930 Па

В ходе изучения литературы по данной теме и выполнения экспериментов моя гипотеза полностью подтвердилась: грифель простого карандаша обладает многими замечательными свойствами, которые имеют большое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях: можно рисовать под водой, на морозе, проводит электрический ток, не электризуется.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Бокштейн, Б.С., Бокштейн С.3., Жуховицкий А.А. Термодинамика и диффузия в твердых телах / Б.С. Бокштейн, С.З. Бокштейн, А.А. Жуховицкий – М.: Металлургия, 1974.

Енохович, А.С. Справочник по физике / А.С. Енохович. – М.: Просвещение, 1978.

Коэльо, П. Подобно реке… / П. Коэльо. – Клуб семейного досуга, 2014.

Осипенко, В. И. История карандаша / В.И. Осипенко // Юный художник. – 2005. — № 2. — С. 12-14.

Перышкин, А.В. Учебное пособие. Физика 7 / А.В. Перышкин. – М.: Просвещение, 2017.

Ушаков, Д.Н. Большой толковый словарь современного русского языка: 180000 слов и словосочетаний / Д. Н. Ушаков. – М.: Альта-Принт, 2008.

Графен. [Электронный ресурс]. Статья. URL: //hi-news.ru/tag/grafen

Просмотров работы: 906

ПРОСТОЙ ЛИ ПРОСТОЙ КАРАНДАШ?

ПРОСТОЙ ЛИ ПРОСТОЙ КАРАНДАШ?

Черданцев А.Ю. 1

---

1

Черданцева Л.А. 1

---

1

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

 Не похож на человечка, но имеет он сердечко, И работе круглый год он сердечко отдает. Чертят им или рисуют. Грифель по листку танцует. Он большой помощник наш, и зовётся … КАРАНДАШ.

1. Введение

Простой карандаш. Вот он лежит перед нами на столе. В нём нет ничего необычного или непостижимого, но, тем не менее, без него в повседневной жизни не обойтись. Он нужен всем и всегда, им можно писать, штриховать, обводить, линовать, рисовать, а главное – с ним можно проводить эксперименты!

Актуальность: я посмотрел фильм «Красная палатка» (выпуск 1939 год), в котором радист потерпевшего крушение дирижабля «Италия», Джузеппе Бьяджи, пытается восстановить радиосвязь и чинит рацию при помощи простого карандаша.

И я решил проверить, действительно ли грифель карандаша можно использовать в качестве проводника электрического тока.

Объект исследования: простой карандаш и материал для его изготовления – графит.

Предмет исследования: физические и химические свойства графита, который входит в состав карандаша.

Цель работы:

• раскрыть свойства и возможности простого карандаша.

• исследовать физические и химические свойства грифелей простых карандашей.

Задачи:

• изучить виды, свойства карандаша и материала — графита;

• провести анкетирование и опрос с целью определения знаний о карандаше у детей и взрослых;

• создать компьютерную презентацию и лепбук « Простой карандаш».

Гипотеза:

Стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами: можно рисовать под водой, на морозе, в космосе (жаль, что в космосе проверить не сможем!), которые имеют большое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях.

Методы исследования:

1. Теоретическое изучение информации.

2. Практические:

2. Основная часть

ГРАФИТ — аллотропная модификация углерода, наиболее устойчивая при обычных условиях. Графит — распространенный в природе минерал. Встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию графита.

Свойства

Графит — жирное на ощупь вещество черного или серо-черного цвета с металлическим блеском.

Свойства графита хорошо изучены и находят широкое применение. Образуется графит в результате вулканической деятельности при высоких температурах, поэтому и находят его в природе в магматических горных породах, где содержание кристаллического графита может доходить до 50%. Крупное графитовое месторождение находится в Тунгусском каменноугольном бассейне, образовавшееся в результате высокотемпературного воздействия на уголь – так называемая скрытокристаллическая форма графита, содержание которого лежит в пределах от 60 до 80%.

Физические свойства графитаЦвет графита варьирует от железо-черного до стального серого с характерным металлическим блеском. На ощупь минерал жирный, скользкий, пачкает пальцы и бумагу, при механическом воздействии расслаивается на отдельные чешуйчатые частицы. Именно это свойство графита позволяет применять его в карандашах.По сравнению с алмазом графит обладает меньшей твердостью и плотностью, а также графит электропроводен. Его теплопроводность зависит от степени нагрева. Графит обладает чрезвычайной огнеупорностью, его температура сгорания — 38500С.

Химические свойства графитаГрафит химически малоактивен: в кислотах не растворяется, с некоторыми солями и щелочными металлами образует соединения наподобие включений. С кислородом воздуха реагирует только при очень высокой температуре, образуя углекислый газ. Графит весьма инертен при нормальных условиях. Окисляется кислородом воздуха до углекислого газа выше 400 °С. Температура начала реакций тем выше, чем совершеннее кристаллическая структура графита.

Применение графита

Техническое применение минерала чрезвычайно разнообразно и обусловлено свойствами графита, главным образом его огнеупорностью и электропроводностью. Так, в металлургии графит используется для производства тугоплавких тиглей, чехлов для термопар, емкостей для кристаллизации. В литейном производстве графитовый порошок используется в качестве антипригарной присыпки, а также для смазывания литейных форм. Он также служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, анодов и сеток в ртутных выпрямителях, самосмазывающихся подшипников и колец электромашин, вкладышей для подшипников скольжения, втулок для поршневых штоков, уплотнительных колец для насосов и компрессоров, как смазка для нагретых частей машин и установок.

Даже в атомной энергетике замечательные свойства графита находят свое применение, в первую очередь, это его способность замедлять электроны в реакторах.

После облучения графита нейтронами его физические свойства изменяются: удельное электрическое сопротивление увеличивается, а прочность, твердость, теплопроводность уменьшаются на порядок. После отжига при 1000-2000 °С свойства восстанавливаются до прежних значений.

В ракетостроении сопла ракетных двигателей и многие элементы теплозащиты также производятся с применением графита.

Его используют в химическом машиностроении — для изготовления теплообменников, трубопроводов, запорной арматуры, деталей центробежных насосов и для работы с активными средами. Графит используют также как наполнитель пластмасс, компонент составов для изготовления стержней для карандашей, при получении алмазов.

3. Поисковая часть

3.1. Опыты

Опыт №1 «Изучение твёрдости простых карандашей»

Мы взяли три карандаша различной твёрдости 2Т, ТМ, М. Начертили каждым линию, а затем стёрли линии ластиком. Лучше всех стирается карандаш 2Т, а хуже всех – карандаш М, так как он глубже проникает в волокна бумаги.

Вывод: грифель карандаша — это специально обработанная смесь графита, глины, воска. Твёрдость грифелю обеспечивает глина. Когда мы рисуем, происходит расслоение кристаллической решётки графита и его атомы ложатся на поверхность шестиугольными плоскостями, чем больше в стержне графита, тем мягче грифель карандаша. В самих слоях атомы находятся близко друг к другу и поэтому очень тесно связаны. А вот между слоями расстояние больше, и держатся они друг за дружку не так сильно. Поэтому, когда проведешь карандашом по бумаге, слои легко отрываются и остаются на листе. Стереть карандаш резиновым ластиком легко потому, что при механическом воздействии (трении) возникают силы взаимодействия между молекулами резины и графита и, в то же время, разрываются силы, сцепляющие частички

графита. В результате ластик просто-напросто вытаскивает молекулы графита из бумаги.

Опыт №2 «Изучение свойств грифеля простого карандаша при низкой температуре»

Мы решили проверить, будет ли простой карандаш писать при низкой температуре. Для этого в морозильную камеру (где температура -18˚С) положили на 1 час простые карандаши и ручки. Когда мы достали из камеры холодильника ручки и попробовали ими писать, то они не писали, а образцы простых карандашей оставляли на бумаге ровный след, но чуть светлее, чем до испытания.

Вывод: в кристаллической решетке графита атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко находятся друг от друга, при этом атомы углерода в каждой плоскости имеют прочные межатомные связи. Поэтому связь между слоями значительно слабее, чем внутри слоя, и под воздействием внешних сил происходит скольжение — смещение одних слоев относительно других. Но при низкой температуре, расстояние между атомами сокращается, межмолекулярное притяжение увеличивается, слои решетки становятся ближе друг к другу, поэтому слои не так легко отрываются друг от друга, и карандаш пишет чуть светлее, чем при комнатной температуре.

Опыт №3 «Изучение механических свойств грифеля простого карандаша под водой».

В ёмкость с водой мы опустили кусок фанеры и в воде попробовали написать на нем простым карандашом.

Когда мы вытащили из воды мокрый лист фанеры, то на нём хорошо видна надпись, которая была четкая и не растекалась. Это свойство простого карандаша используют дайверы. Тоже самое мы проделали с фломастером, но когда достали из воды кусок фанеры с надписью, сделанную фломастером –надпись стала растекаться и стекла с листа вместе с водой.

Вывод: графит – твёрдое вещество, притяжение между частицами большое, а диффузия между твёрдым и жидким веществами проходит с меньшей скоростью, чем между частицами пары жидкость (чернила фломастера) –жидкость (вода). Поэтому молекулы воды не смогли разрушить кристаллическую решётку графита.

Опыт №4 «Изучение взаимодействия грифеля и кислоты»

Мы взяли ручку, простой карандаш, фломастер и решили проверить будут ли они писать после воздействия на их стержни кислотой. Сразу после того как мы погрузили стержни в кислоту, писали и карандаш, и ручка, и фломастер, но после 20 минут – фломастер пишет очень плохо, а грифель карандаша оказался устойчив к воздействию кислотой и пишет также хорошо как и до эксперимента.

Вывод: графит устойчив к воздействию агрессивной среды.

Опыт №5«Изучение электропроводности грифеля простого карандаша»

Мы собрали электрическую цепь для того чтобы выяснить, проводит ли грифель простого карандаша электрический ток. Мы разомкнули цепь и вставили в неё грифель. Замкнули цепь. Лампочка загорелась. Значит, грифель проводит электрический ток.

Вывод: грифель простого карандаша проводит электрический ток, а грифель цветного карандаша не проводит электрический ток, так как в грифеле цветного карандаша графита нет, он выполнен из смеси белой глины и пигментов, или красителей.

Опыт № 6 «Измерение напряжения в электрической цепи»

В электрическую цепь вставляем грифель, закрепляем его в зажимах. В ходе опыта мы заметили, что напряжение в цепи уменьшается, если грифель длинный, и увеличивается, если грифель короткий (лампочка горит ярче)

Длина грифеля (L), см	Напряжение в цепи (U), В
7	1,9
4,5	2,5
3	2,6
1,5	3

Диаметр грифеля, см	Длина грифеля (L), см	Напряжение в цепи (U), В
0,3	3	1,3
0,4	3	2,6

I = _{, R =}

Вывод: напряжение в цепи меняется в зависимости от длины и площади сечения грифеля: чем короче грифель, тем напряжение больше, и наоборот, чем грифель длиннее – тем напряжение меньше. А если площадь сечения больше, то и напряжение больше. Значит, грифель является сопротивлением. Полученные результаты эксперимента подтверждают зависимость между физическими величинами, установленную Г. Омом

Опыт № 7« Изучение теплопроводности грифеля»

Концы карандаша, заточенного с обеих сторон, мы подсоединили соединительными проводами к источнику тока. Когда мы замкнули цепь – грифель стал накаливаться, и даже вначале задымился, а потом раскалился докрасна, и деревянный корпус карандаша загорелся.

Мы измерили температуру грифеля с помощью датчика температуры из лаборатории Архимед – температура резко возрастала: за 10 секунд температура поднимается на 4 _{, причём, чем дольше мы греем – тем выше температура.}

Вывод: грифель обладает высокой теплопроводностью. Если к противоположным концам карандаша подключить электрический ток, то грифель быстро и сильно нагревается так, что корпус карандаша загорается.

Опыт № 8 «Исследование электризации графита»

Для того, чтобы проверить электризуется грифель простого карандаша, мы взяли различные материалы: шёлк, шерсть, бумагу. Мы натерли грифель шелком и поднесли к электроскопу. На приборе стрелка не отклонилась – грифель не имеет электрического заряда, при натирании шелком. Затем опыт повторили с другими материалами.

Вывод: мы электризовали грифель различными материалами, но грифель не электризуется, значит, графит – плохой проводник.

Опыт № 9 «Изготовление грифельной лампочки»

Мы захотели проверить, можно ли сделать грифельную лампочку?

К концам грифеля мы присоединили проводами источник питания. Когда замкнули цепь – грифель стал накаляться и вначале задымился, а потом раскалился докрасна и стал светиться. Мы закрыли банку крышкой для того, чтобы ограничить доступ кислорода (чтобы грифель не перегорел). С аккумулятором из машины у нас получилась грифельная лампа, а с гальваническим элементом «Трофи» грифель только нагревался, но не накалялся.

Вывод: лампочку из грифеля сделать можно. Чем короче мы используем грифель, тем быстрее он накаляется и ярче горит. Гореть такая лампочка может до 20 минут.

3.2. Социологический опрос

Я провёл социологический опрос и выяснил, что знают о простом карандаше и о его составной части – грифеле ученики моей школы. Было опрошено 45 учащихся 9 — 11 классов.

Результаты социологического опроса:

1. Пользуетесь ли вы простым карандашом?	2. Может ли простой карандаш писать под водой?
3. Пишет ли простой карандаш на морозе?	4. Проводит ли грифель простого карандаша электрический ток?
5. Используют графит в нанотехнологиях?	6. Пишут ли простым карандашом в космосе?
7. Знаете ли вы изобретателя простого карандаша?	8. Будут ли в будущем пользоваться простым карандашом?

Заключение

Целью моей работы было раскрыть свойства и возможности простого карандаша, исследовать физические и химические свойства грифелей простых карандашей.

Гипотеза: стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами : можно рисовать под водой, на морозе, в космосе, которые имеют большое практическое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях.

В результате проведенных экспериментов я выяснил:

— в кристаллической решетке графита атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко находятся друг от друга, при этом атомы углерода в каждой плоскости имеют прочные межатомные связи. Поэтому связь между слоями значительно слабее, чем внутри слоя. Но при низкой температуре, расстояние между атомами сокращается, межмолекулярное притяжение увеличивается, слои решетки становятся ближе друг к другу; поэтому слои не так легко отрываются друг от друга, и карандаш пишет при низкой температуре чуть светлее, чем при комнатной температуре,

— грифель не электризуется, значит, графит – проводник;

— диффузия между твёрдым и жидким веществами проходит с меньшей скоростью, поэтому молекулы воды не смогли разрушить кристаллическую решётку графита. Грифель простого карандаша пишет под водой;

— грифель простого карандаша оказался устойчив к воздействию кислотой;

— грифель простого карандаша проводит электрический ток;

— напряжение в цепи меняется в зависимости от длины и площади сечения грифеля. Грифель является сопротивлением;

— грифель обладает высокой теплопроводностью;

Моя гипотеза полностью подтвердилась: стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами: можно рисовать под водой, на морозе, в космосе, а также графит, который входит в состав простого карандаша имеет большое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях.

Даже в современном мире, охваченном компьютеризацией, карандаш всегда под рукой у каждого человека любой профессии.

И мой социологический опрос (80%) подтверждает мою гипотезу об использовании простого карандаша в будущем.

Литература

1. История мировой культуры. Справочник школьника. – М., 1996 г., 608 с.

2. Осипенко В. История карандаша.// «Юный художник».

3. Толковый словарь Ожегова. — М., 1997 г.

4. Филонов М. Возьмите в руки карандаш.// Книжное обозрение. – 1998. –

5. Я познаю мир. История вещей. – М., «Издательство АСТ», 1998 г. – 512 с.

Интернет – источники:

http://t3.deti.spb.ru

http://kultura.kubangov.ru

www.katod.com.ru

http://www.leadholder.com

http://www.chat.ru/~divlor/2c2a.htmlhttp://www.chat.ru/~divlor/2c2b.html

http://www.chat.ru/~divlor/2c2b.htmlhttp://www.chat.ru/~divlor/2c2c.html

http://www.chat.ru/~divlor/2c2b.htmlhttp://www.chat.ru/~divlor/2c2c.html

http://www.chat.ru/~divlor/2c2c.html

17

Просмотров работы: 4208

Описание графита. Свойства графита. Применение графита

 

Описание и свойства графита

Графит – это природный элемент, легко раскалываемый минерал, одна из модификаций углерода. Графит – материал очень мягкий, легко поддающийся механической обработке, обладает металлическим блеском. Графитовая формула – С (углерод).

Электропроводность графита, фото которого можно посмотреть выше, превышает ртутную электропроводимость в 2,5 раза. Удельное сопротивление электротока с температурой в 0 градусов находится в границах 0,390-0,602 Ом, а его самое низкое значение для различных видов данного элемента одно и то же – 0,0075 Ом.

Элемент отличается повышенной теплопроводимостью, коэффициент которой в 5 раз выше, чем имеет кирпич (0,041). Графитные медные цепочки отличаются более низкой теплопроводностью. Пределы температуры плавления – 3845-3890 С, кипение начинается при 4200 С. Во время сжигания элемента выделяется 7832 ккал тепла. Графит является диамагнитным.

Его основные химические свойства – инертность по отношению к жидкостям, газам и твёрдым веществам, способность растворяться в расплавленных металлах, с точкой плавления превышающей его собственную. На высокой температуре может взаимодействовать с другими элементами.

Не эластичен, но в то же время изгибается и режется. Благодаря жирности и пластичности имеет широкое применение в промышленном производстве. Жирность также позволяет применять его как смазочный материал. Плотность графита 2,23 г/ см3.

Графит отличается слоистой структурой, имеющей свои особенности. Атомы углерода кристаллической решётки графита представляют собой сотовые ячейки: шестиугольники, расположенные рядами. В каждом ряду атомы плотно связаны друг с другом, а ряды между собой имеют слабую связь. Поэтому графит легко сломать даже если только слабо надавить.

Твёрдость по шкале Мооса приравнивается к единице, в то время как у алмаза – десять, несмотря на тот факт, что алмаз и графит – это углеродовые подвиды. Всё дело в кристаллической решётке. У алмаза один атом углерода связан с четырьмя лежащими рядом. На основе исследований учёные доказали, что кристаллическая решётка графита при температуре выше 1500 С может преобразоваться в решётку алмаза.

В процессе переработки как физические, так и химические свойства графита меняются, поэтому его классифицировали на марки, которые имеют соответствующие  различия. В промышленности отдельная марка графита используется для определённого вида продукции.

Графит подразделяется на естественный (природный) и искусственный. При его производстве учитывают свойства  в зависимости от назначения продукции. Естественный в свою очередь делится на графит кристаллический и скрытокристаллический, представляет собой порошок, похожий на порох.

Производители продукции из графита предъявляют свои требования к сырью в зависимости от его назначения. В соответствии с этим проведена маркировка, и сейчас вырабатываются различные марки графита, имеющие каждая свое предназначение.

Среди них электроугольная, литейная, элементная, аккумуляторная, карандашная, смазочная, а также специальная марка по производству графита для ядерных реакторов. Весь производимый графит должен соответствовать техническим требованиям в зависимости от области  его применения.

Месторождения и добыча графита

Ресурсы графита во всём мире составляют примерно 600 млн т, а его ежегодная добыча свыше 600 тыс. т. Наибольшими запасами владеют Мексика, Китай, Чехия, Бразилия, Украина, Россия, Южная Корея, Канада. Образовался этот минерал метаморфизацией осадочных пород из органических соединений. Месторождения графита с давних времён представляют интерес с экономической точки зрения и оцениваются мощностью в миллионы тонн.

 

Разработка этих месторождений обеспечивает промышленность необходимым сырьём. Натуральный графит встречается в виде плотных кристаллических или волокнистых вкраплений в граниты, известковые породы, гнейсы, слюду. Он образует большие скопления в виде непрозрачных, серых, землистых или чешуйчатых масс. Цвет графита в пределах от серого стального до чёрного. Кусковой графит добывают подземным способом, а графитовую руду – открытым.

Применение графита

И производители, и обыватели уже давно знакомы с графитовым веществом, зарекомендовавшим себя наличием качеств, которые позволяют применять его не только для производственных процессов, но и в повседневной жизни.

Благодаря таким основным свойствам как электропроводность и огнеупорность, этот минерал нашёл широкое применение в промышленности. Металлургия использует его для изготовления тугоплавких ковшей, форм для сплавов, ёмкостей для кристаллизации. Литейное производство применяет графитовый порошок как смазку форм для литья.

Является одной из составляющих при изготовлении огнеупорного кирпича. Полировочные и шлифовальные пасты получают из графитовых смесей. Учитывая электропроводящие свойства природного элемента, он незаменим для изготовления контактов электроприборов и электродов.

Промышленность по производству графитовых карандашей, смазочных материалов и изготовления красок тоже не обходится без этого вещества. Стержни для карандашей изготавливаются из чёрного графита, хотя в природе существует серый графит со стальным блеском. Является наполнителем пластмассы,  с его помощью налажено производство искусственных алмазов.

Даже атомная энергетика оценила свойства графита и взяла его на использование. Машиностроение – материал для подшипников, уплотнительных и поршневых колец. В быту также стали использовать графитовую смазку – обрабатывать автомобильные рессоры, велосипедные цепи, даже дверные петли.

Покрасочным средством, обладающим антикоррозионными качествами является краска графитовая. Она представляет собой однокомпонентную суспензию. В её состав, кроме графитового наполнителя, входят пластификатор и  связующие пигменты. Применяя такую краску, защищают бетонные, стальные, деревянные, алюминиевые, чугунные изделия от коррозии.

В медицине графит зарекомендовал себя как одно из гомеопатических средств при кожных заболеваниях, являющихся следствием внутренних и трудно поддающихся терапии нарушений. Препятствует образованию спаек и рубцов после воспалений, а также влияет на обменные процессы. Заболевания, на которые благотворно воздействует графит, сложно перечислить, поэтому он входит в состав многих лекарственных препаратов.

Цена графита

Продажей графита занимаются специализированные компании, занимающиеся добычей и переработкой графита, цены на который достаточно приемлемы. Ценовая категория природного графита зависит от размеров его кристаллов и содержания углерода. Каждый сорт графита имеет свою стоимость – чем выше содержание углерода, тем лучше технические свойства, и тем он дороже.

Реализация данного минерала производится как в розницу, так и оптом. Потребитель может графит купить на выгодных для него условиях. При покупке оптом делается скидка, обеспечивается его доставка. Стоимость зависит и от региональной принадлежности. Средняя цена на графит примерно 45 руб/кг. Готовая продукция стоит дороже.

 

 

Графит и его свойства

Природные источники графита

Графит – уникальный самородный минерал, аллотропная модификация элемента углерода, наиболее устойчивая в земной коре. Свойства графита хорошо изучены и находят широкое применение. Образуется графит в результате вулканической деятельности при высоких температурах, поэтому и находят его в природе в магматических горных породах, где содержание кристаллического графита может доходить до 50%. Встречается графит также совместно с вольфрамитом — в кварценосных жилах, совместно с другими минералами – в полиметаллических среднетемпературных месторождениях, а в таких метаморфических породах, как мраморы, гнейсы, сланцы, графит распространен очень широко. Крупное графитовое месторождение находится в Тунгусском каменноугольном бассейне, образовавшееся в результате высокотемпературного воздействия на уголь – так называемая скрытокристаллическая форма графита, содержание которого лежит в пределах от 60 до 80%.

Структура графита

В кристаллической структуре графита различаются две ее модификации: гексагональную, или а-модификцию, и ромбоэдрическую, или β-модификацию. В альфа-графите каждый атом углерода связан с тремя соседними атомами sp-3-гибридными облаками, образуя кристаллический слой, состоящий из правильных шестигранников. Каждый слой удерживается с другим, параллельным ему слоем, за счет ван-дер-вальсовских сил. Причем, центры шестигранников верхнего и каждого нижнего слоев совпадают, однако слои смещены относительно друг друга на 0,1418 нм в горизонтальном направлении и в порядке «через один». Слоистая структура объясняет многие свойства графита.

В бетта-графите атомы слоев связаны между собой точно так же, но чередование горизонтального смещения происходит через два слоя. Ромбоэдрическая структура считается нестабильной, разрушающейся при температуре более 2230о, но в природных графитах с гексагональной структурой встречается до 30% β-модификации графита.

Физические свойства графита

Цвет графита варьирует от железо-черного до стального серого с характерным металлическим блеском. На ощупь минерал жирный, скользкий, пачкает пальцы и бумагу, при механическом воздействии расслаивается на отдельные чешуйчатые частицы. Именно это свойство графита позволяет применять его в карандашах.

По сравнению с алмазом графит обладает меньшей твердостью и плотностью, а также графит электропроводен. Его теплопроводность зависит от степени нагрева и колеблется в пределах от 278,4 до 2435 Вт/(м*К).

Графит обладает чрезвычайной огнеупорностью, его температура сгорания — 38500С.

Химические свойства графита

Графит химически малоактивен: в кислотах не растворяется, с некоторыми солями и щелочными металлами образует соединения наподобие включений. С кислородом воздуха реагирует только при очень высокой температуре, образуя углекислый газ. Возможно фторирование графита с образованием (CF)x.

Применение графита

Техническое применение минерала чрезвычайно разнообразно и обусловлено свойствами графита, главным образом его огнеупорностью и электропроводностью. Так, в металлургии графит используется для производства тугоплавких тиглей, чехлов для термопар, емкостей для кристаллизации. В литейном производстве графитовый порошок используется в качестве антипригарной присыпки, а также для смазывания литейных форм.

Из коллоидно-графитовых смесей таких как графит С-1 изготавливают шлифовальные и полировочные пасты.

Хорошие электропроводящие свойства графита позволяют использовать его для производства электродов и контактов некоторых электрических приборов. Кроме производства карандашей, графит используется для изготовления красок и термостойких смазочных материалов, для наполнения пластмасс.

Даже в атомной энергетике замечательные свойства графита находят свое применение, в первую очередь, это его способность замедлять электроны в реакторах. В ракетостроении сопла ракетных двигателей и многие элементы теплозащиты также производятся с применением графита.

Кто изобрёл карандаш? — История изобретений

Если писать шпоры карандашом на сторублёвых купюрах, то попытка отобрать шпору у студента приобретёт вид вымогательства !

Студенты шутят

Мир вокруг нас настолько сложен, что порой мы забываем о простых вещах, которые нас окружают и даже не задумываемся об их истории, о том, как они функционируют и как были изобретены. Сегодняшний гость нашей статьи — карандаш. Кто изобрёл карандаш? Как изобрели карандаш? В каком году изобрели карандаш? Знаете ли вы ответы на эти вопросы? Если нет, то сейчас вы всё узнаете.

Римский стилос

История изобретения карандаша уходит глубоко в древность. Первый прообраз карандаша мы можем наблюдать в Древнем Риме, это был стилос (не тот, которым вы тыкаете по экрану телефона 😀 ). Писцы использовали этот тонкий металлический стержень, чтобы оставлять на папирусе различные отметки. Сами стилосы изготавливали из свинца, либо из дерева или другого метала. Если материал был не пишущий, то стилосом просто царапали необходимые метки. Стилос дожил до раннего Средневековья, а позже даже использовался на Руси, где им царапали надписи на церах (восковых табличках) или бересте. Свинцовый стилос оставлял достаточно мягкий след на пергаменте, цвет следа был светло-серым и не очень контрастным, поэтому иногда прибегали к углю или чёрному глинистому сланцу, но пользоваться такими канцелярскими инструментами было неудобно. Стирали следы от свинцового стилоса при помощи мякиша хлеба.

В 1564 году в Англии открыто крупное месторождение графита в долине Борроудейл. Благодаря этому событию графит получает распространение по всей Англии. Люди высоко оценили его свойства, когда увидели, что минерал оставляет куда более тёмный и чёткий след, чем свинец. Именно благодаря похожести на свинец первое название графита было plumbargo (с латинского «подобный свинцу») или «чёрный свинец». Сначала местные пастухи начали брать кусочки графита и при помощи них помечать овец, торгаши при помощи графита помечали свои ящики, товары и корзины, а художники вставляли графит в специальные футляры и создавали при помощи него картины. Правда новый минерал оказался слишком мягким и хрупким, а также пачкал пальцы, поэтому для него начали изобретать держатели. Первоначально это были графитовые палочки, обёрнутые нитью, верёвкой или тесьмой.

Карандаш в тесьме и верёвке, а также хлебный мякиш!

Позднее графит начали вставлять в специальные выдолбленные деревянные палочки, таким образом рождается первый карандаш! После этого гусиные перья сразу вышли из моды

Первый карандаш

Кто изобрёл первый карандаш неизвестно. Карандаш был впервые описан в 1565 году Конрадом Геснером, швейцарским учёным-энциклопедистом, а его изобретение иногда приписывается ему, хотя это маловероятно. Европейские ремесленники (столяры) были первыми известными производителями карандаша.

Но история карандаша на этом не заканчивается. Первое серийное производство карандашей налаживают в 1761 году в Нюрнберге в Германии, там были основаны первые компании по производству канцелярской продукции, такие как Faber-Castell, Lyra, Steadtler и другие. Именно они двигали развитие карандашной промышленности на протяжении всей промышленной революции 19-го века. Эти компании существуют до сих пор.

Почти две сотни лет английская долина Борроудейл являлась практический единственным месторождением графита, которое можно было использовать как начинку для карандаша в Европе, так как все остальные источники имели крайне низкое качество графита. Для Великобритании графит стал стратегическим ресурсом, при помощи которого она даже осуществляла экономическую блокаду революционной Франции в 1792 году, запретив экспорт сырья в эту страну. Первой французской республике, наверное, было тяжко без карандашей. Кстати, ещё в 1752 году парламент Великобритании принял закон, по которому любого, кто посмел украсть или продать на чёрном рынке карандаш, ожидала ссылка или тюрьма. Представьте, если бы мы сейчас сажали люди за то, что они воруют карандаши в офисах и ссылали их в Сибирь 🙂

Интересно, что в английском языке словом lead (свинец) сейчас называют стержень карандаша. В русском языке слово «карандаш» проистекает из двух тюркских слов «кара» и «даш», что соответственно означает «чёрный камень». Шведский химик Карл в 1779 Шееле выяснил, что графит является одной из разновидностей кристаллического углерода, а «графитом» его назвал немецкий геолог Абраам Вернер, что в переводе с греческого означает «пишу».

В 1792 году Йозей Гармут основывает компанию по производству карандашей в Австрии. Его компания называлась KOH-I-NOOR. В первую очередь он запомнился тем, что научился изготавливать искусственный графит.

Так как французам карандаши были нужны не меньше, чем всем остальным, знаменитый французский революционер Лазар Карно просит Николу Жака Конте изобрести что-нибудь, что помогло бы избавиться от английской монополии на графит. В 1795 году Никола Жак Конте, французский изобретатель и художник-живописец, патентует новый метод изготовления карандашей.

Николай Жак Конте

Конте начал молоть графит из низкосортных месторождений, затем смешивал его с глиной. Затем художник лепил из полученной смеси стержни и обжигал их в печах. Тем самым он получал вещество, которое было дешевле английского графита, при этом пишущее ничуть не хуже. Также Конте догадался изменять количество графита в этой смеси, чтобы оказывать влияние на твёрдость или мягкость грифелей карандаша. Конте также является изобретателем «карандаша Конте», который используется для рисования. Карандаш Конте мягче графита, но твёрже пастели, а рисовать им можно по специальному шероховатому картону.

Карандаш Конте

Рисунок карандашом Конте

По технологии Конте карандаши изготавливают и сейчас. Процесс изготовления карандашей вы можете посмотреть в этом видео:

;

В 1840 году Лотар фон Фаберкастл замечает, что цилиндрические ручки неудобны тем, что скатываются, если их оставить на столе для письма, который имел наклонную поверхность. Его идея была проста, как дважды два, он решил производить карандаши шестигранного сечения. Кстати, именно он задал стандарты карандаша — его длины и диаметр.

Механические карандаши

В 1869 году Алонсо Таунсенд Кросс привнёс много свежих идей в производство ручек компании своего отца Ричарда Кросса. Он начал изготавливать ручки и карандаши более изыскано и стильно, при этом достаточно минималистично и строго. К примеру, Алонсо решил уйти от дерева в карандаше и завернуть графит в металл. Нажимая на колпачок стержень выдвигался из металлической оправы на необходимую длину. По сути он решил одну из самых острых проблем карандашей, ведь при его заточке терялось до 60% графита.
 

 

 

 

 

 

 

Почему карандаш оставляет след

Вы когда-нибудь задумывались над тем, почему карандаш оставляет след? То есть как именно происходит этот процесс. Давайте разберёмся.

Странность графита в том, что он представляет собой форму чистого углерода, который является одним из самых мягких твердых веществ, известных, и один из лучших смазочных материалов, поскольку из шести атомов углерода, которые связываются в форму кольца, может легко скользить по соседними кольцами. К примеру, вы можете наблюдать эти кольца на снимке графита под микроскопом:

Графит под микроскопом

При рисовании карандашом сочетаются несколько важных факторов. Во-первых, стержень карандаша достаточно мягок. Всё из-за того, что в графите расположение атомов имеет строгий порядок — слоями, и тесно связаны друг с другом, но вот сами слои связаны не так сильно из-за большого расстояние между друг другом, поэтому стержень легко ломается. Во-вторых, волокна бумаги, как это не странно, на самом деле тверды настолько, что крошат стержень карандаша, как морковь на тёрке, поэтому частички застревают между волокнами. Целая линия из этих осколков карандаша как раз и создаёт его след. По этим же причинам вы не сможете писать карандашом по гладким поверхностям (стеклу например), так как графитовые осколки просто не застревают на нём.

Бумага под микроскопом

У вас может возникнуть резонный вопрос, а почему ластик стирает карандаш? Ответ на самом деле прост. Целюлозные волокна бумаги настолько прочны, что рвут даже резину ластика, а сама резина обладает свойством клейкости, правда не такой сильной, какая есть у клея, но такой, что осколки графита липнут к резинке, которая ходит между волокон. Затем натёртые кусочки резины вместе с графитом скатываются в катышки, а вы их сдуваете прочь

След карандаша на бумаге

Необычные карандаши

Самый большой карандаш в мире

Данный карандаш изготовили в 2007 в нью-Йорке. Около 40 любителей больших карандашей изготовили карандаш, чья длина достигала 23 метров, диаметр его стержня составлял 25 сантиметров, а вес ластика почти 90 килограммов. На всё про всё ушло 14 дней!

Самый большой карандаш в мире

Ластик самого большого карандаша в мире

Процесс изготовления карандаша вы можете посмотреть в этом видео

Ложка-карандаш

В том же 2007 году Сбастьян Бернге создаёт серию экспериментальной куханной посуды и показывает её на выставке. Многим приглянулась ложка-карандаш, серийное производство которых началось в 2008 году.

Ложка-карандаш

Ритуальный карандаш

Извращённая фантазия людей из компании Interaction Research Studio привела их к мысли, что можно делать карандаши из праха людей. В среднем из одного человека можно изготовить около 240 карандашей. При этом на каждом таком карандаше писалось имя покойного.

Ритуальный карандаш

Космический карандаш

Наверное, почти все слышали байку о том, как глупые американцы тратили миллионы долларов на то, чтобы изготовить супер-пупер ручку для космоса, а бравые советские космонавты просто использовали карандаш. Конечно, это всего лишь байка, ведь карандаш в своём обычно виде неприменим для космоса, так как стружка и грифельные осколки разлетались бы по всему кораблю в условиях невесомости, а древесина и графит вообще являются крайне легковоспламеняющимися материалами, что в условии космического корабля, наполненного кислородом, выглядит немного суицидально.

 

Устройство космической ручки

В реальности американцы использовали фломастеры, а наши космонавты использовали карандаши из воска, но история отчасти правдива, ведь в 1965 году Поль Фишер и его фирма Fisher Pen Company запатентовали «космическую ручку Фишера». Она будет писать, даже если её перевернуть вверх тормашками, чернила в ней не высыхают и не подвержены окислению, при этом она способна писать при температуре от -45 градусов по цельсию и до +200.

Космическая ручка

Интересные факты про карандаши

• Давайте немного поупражняемся в математике и узнаем, какой длины линию мы можем провести одним типичным HB карандашом. Толщина графитового слоя, который остаётся на бумаге, примерно 20 нанометров. Кстати, диаметр атома углерода равен 0.14 нанометров, таким образом линия карандаша имеет толщину всего 143 атома углерода. Ширина полосы обычно равняется 1 миллиметру. Давайте посчитаем, какой объём графита уйдёт на полоску в 1 километр. Умножаем все три величины, переводя всё миллиметры, получаем 0.00002*1*1000000 = 20 миллиметров в кубе. Длина стандартного карандаша 15 сантиметров или 150 миллиметров, а диаметр стержня 2 миллиметра. Значит объём одного стержня графита получаем по формуле объёма цилиндра (площадь основания на высоту) 150*3.14*1^2=471 миллиметр в кубе. Теперь делим объём графита в стержне на объём графита в километре и получаем 23.5 километра. Именно такой длины линию мы можем провести при всех условиях, что написали выше.
• Одна буква, которую вы напишете карандашом, будет весить 0.00033 грамма. Напишите своё имя и узнаете, сколько оно весит. Конечно, обычным почерком и кеглем. Например, моё имя Герон будет весить 0.00165 граммов.
• Карандаш используют тогда, когда ручка может подвести, поэтому они так популярны среди аквалангистов, чтобы делать различные зарисовки прямо под водой.
• Карандаш безразличен к невесомости или жуткому холоду, поэтому его используют в космосе (восковой карандаш) и на научных станциях Северного и Южного полюсах. Бррр!
• Графит — это самое мягкое вещество из существующих твёрдых веществ.
• Интересно, что если изменить атомную структуру графита, то мы наоборот получим самое твёрдое вещество — алмаз.

Чем отличается:: типы графитных карандашей — ikirov.ru

Что такое карандаш? Это своего рода инструмент, который имеет вид стержня, изготовленного из пишушщего материала (уголь, графит, сухие краски и др.). Такой инструмент широко применяется при письме, рисовании и черчении. Как правило, пишущий стержень вставляют в удобную оправу. карандаши могут быть цветными и «простыми». Вот как раз о таких «простых» карандашах мы сегодня и поговорим, а точнее о том, какие существуют типы графитных карандашей.

Что такое карандаш? Это своего рода инструмент, который имеет вид стержня, изготовленного из пишущего материала (уголь, графит, сухие краски и др.). Такой инструмент широко применяется при письме, рисовании и черчении. Как правило, пишущий стержень вставляют в удобную оправу. карандаши могут быть цветными и «простыми». Вот как раз о таких «простых» карандашах мы сегодня и поговорим, а точнее о том, какие существуют типы графитных карандашей.

Интересно из истории

Самый первый предмет, отдаленно напоминающий карандаш, был придуман в XIII веке. Он представлял собой тонкую серебряную проволоку, припаянную к ручке. Хранили такой «серебряный карандаш» в специальном футляре. Чтобы рисовать подобным карандашом требовалось недюжинное мастерство и умение, ведь стереть написанное было невозможно. Кроме «серебряного карандаша» существовал еще и «свинцовый» — его использовали для набросков.

Примерно в XIV веке появился «итальянский карандаш»: стержень, сделанный из глинистого черного сланца. Позже стержень стал изготавливаться из порошка жженых костей, смешанного с растительным клеем. Такой карандаш давал четкую и насыщенную цветом линию. Кстати, подобного рода пишущие инструменты до сих пор используются некоторыми художниками для достижения определенного эффекта.

Графитные же карандаши стали известны с XVI века. Их появление очень интересно: в местности Камберленд английскими пастухами была найдена в земле некая темная масса, которой они стали метить овец. Поскольку цвет массы был похож на свинец, ее приняли за залежи металла, но позже стали изготавливать из нее тонкие острые палочки, которые использовались для рисования. Палочки были мягкими и часто ломались, да и пачкали руки, поэтому необходимо было помещать их в какой-либо чехол. Стержень начали зажимать между деревянными палочками или кусочками дерева, оборачивали их в плотную бумагу, перевязывали бечевкой.

Что касается графитного карандаша, который мы привыкли видеть сегодня, то его изобретателем считается Никола Жак Конте. Конте стал автором рецептуры, когда графит смешивался с глиной и подвергался обработке высокой температурой — в результате стержень был прочным и, кроме того, такая технология позволяла регулировать твердость графита.

Типы карандашей

Графитные карандаши бывают двух основных типов: мягкие и твердые. Как правило, степень мягкости или твердости указано на корпусе  карандаша. Так, буква «М» означает, что грифель мягкий, буква «Т» — твердый, а буквенное сочетание «ТМ» говорит нам о том, что карандаш твердо-мягкий. Рядом с буквами иногда расположены цифры — они указывают на степень. К примеру, «2М», «3Т» и т.д. 

Наглядное отличие карандашей в зависимости от степени мягкости или твердости

В Европе твердость и мягкость тоже обозначается буквами, но уже другими: «Н» — твердый, «В» — мягкий, «НВ» — твердо-мягкий. Художнику удобнее иметь в арсенале карандаши всех типов: для наброска, прорисовки, штриховки и т.д.

Важно правильно хранить карандаши и, конечно, беречь их. Постарайтесь не ронять карандаши на пол, так как от удара грифель может просто расколоться. Кроме того, «простые» карандаши не любят высокую влажность — после того, как грифель отсыреет и вновь высохнет, произойдет его деформация.

К типу графитных карандашей можно отнести и механический карандаш. Грифель такого карандаша подвижный — длина регулируется специальной кнопкой. У механических карандашей могут быть как очень тонкие грифели (0,1 мм), так и достаточно толстые (5 мм). Кстати, профессиональные художники все чаще останавливают свой выбор на механических карандашах высокого качества.

Кстати, сочетание в одном рисунке разных типов карандашей дает прекрасные результаты.

Давайте посмотрим, какими удивительными могут быть рисунки «простым» карандашом.

Рисунки графитными карандашами имеют свое очарование. Экспериментируйте с разными типами карандашей, ищите свой неповторимый стиль!

Как получают грифель в деревянном карандаше?

Взгляните на пишущий конец нового деревянного карандаша, прежде чем его заточить; кажется, что деревянная обшивка — это цельная деталь. Это может привести вас к мысли, что мастера-карандашники просверлили отверстие прямо посередине дерева, а затем вставили в него свинцовый стержень. Хотя ранние карандаши были сконструированы таким образом, сегодня большинство деревянных карандашей производятся не так.

Прежде чем обсуждать, как свинец вводится в деревянную обшивку, давайте разберемся, что такое свинец на самом деле.Грифель для карандашей вообще не грифель; это комбинация тонко измельченного графита и глины, смешанных с водой и спрессованных вместе при высоких температурах в тонкие стержни. Мы называем это свинцом потому, что англичане, первыми открывшие графит, считали, что нашли свинец. Согласно Камберлендскому Карандашному музею, в середине 16-го века сильный шторм обрушился на несколько деревьев в Борроудейле, Англия, обнаружив большое месторождение черного вещества, которое сначала считалось свинцом. Более чем 200 лет спустя английский ученый обнаружил, что это вещество на самом деле не свинец, а разновидность углерода.Вещество было названо графитом в честь греческого слова, означающего «писать», поскольку люди использовали это вещество именно так.

Объявление

Ранние карандаши были грубыми версиями сегодняшней стандартной модели. Первый карандаш представлял собой всего лишь кусок графита, которым плотники и ремесленники наносили маркировку, не повреждая материал. Он превратился в кусок графита, обернутый в овчину, за которым последовал обернутый струной графитовый карандаш, первый карандаш с графитовой сердцевиной в форме стержня.Чтобы использовать один из этих карандашей, писателю пришлось бы распутывать веревку по мере износа графита. Следующим крупным шагом вперед в дизайне было выдолбить кедровую палку и воткнуть в отверстие кусок графита — идею, которую часто приписывают итальянцам. Англичане восприняли эту идею, но значительно упростили производственный процесс. Вместо того, чтобы выдолбить кусок дерева, они просто вырезали в дереве канавку, вставили кусок графита и отломили его на уровне вершины канавки. Затем они приклеили сверху небольшую деревянную планку, покрывающую графит.

Сегодня большинство деревянных карандашей массово производятся из больших кедровых блоков, разрезанных на рейки. Станок прорезает восемь канавок глубиной вдвое меньше толщины графитно-глиняного стержня в планках, а затем помещает стержни в каждую канавку. После того, как стержни встанут на место, поверх первой приклеивается вторая планка с рифлением. Когда клей высыхает, планки пропускаются через режущий станок, который разрезает древесину на различные формы и делит планки на восемь отдельных карандашей. Швы, в которых соединяются две планки, зашлифовываются и на карандаш наносится несколько слоев краски, придающих ему вид цельной структуры.

По данным Musgrave Pencil Co. Inc., ежегодно в мире производится более 14 миллиардов карандашей, чего достаточно, чтобы облететь Землю 62 раза. Эта стопка карандашей включает в себя самые разные стили и ширину. Если вы когда-либо проходили тест на заполнение пузыря, вы, вероятно, знаете, что карандаши различаются по темноте. Число, напечатанное на боковой стороне карандаша, указывает на твердость и темноту графитового сердечника: чем выше число, тем тверже графитовый сердечник. Поскольку твердый сердечник оставляет на бумаге меньше смеси графита и глины, он будет иметь более слабый след, чем более мягкий сердечник.

.

ответов по истории карандаша

История карандаша

История карандашей началась с молнии. Графит, основной материал для изготовления карандашей, был обнаружен в 1564 году в Борроудейле в Англии, когда во время грома в местное дерево ударила молния.

Ключевые слова в вопросах	Похожие слова в Пассаже
Графит был обнаружен под 1_____ в Borrowdale	Графит , основной материал для изготовления карандашей, был обнаружен в 1564 году в Borrowdale в Англии, когда во время грома в местное дерево ударила молния.

Исходя из вопроса, мы можем предположить, что ответ должен быть Существительное .

+ Просто взгляните на второе предложение: « Графит , основной материал для производства карандаша, был обнаружен … .. во время грозы», это предложение содержит все три ключевых слова в вопросе => Ответ должен быть где-нибудь в этом предложении.

+ Понимая идею вопроса, ответ — место, где графит был найден , , значит, это должно быть « местное дерево », пораженное молнией.Поскольку ответ должен быть ONE WORD , мы выбираем tree как правильный ответ на этот вопрос.

Местные жители выяснили, что черное вещество, обнаруженное у корня незадачливого дерева, отличается от горящего пепла от дерева. Он был мягким, повсюду оставлял следы.

Ключевые слова в вопросах	Похожие слова в Пассаже
было грязно использовать, потому что это было 2____	Местные жители выяснили, что черное вещество, обнаруженное у корня незадачливого дерева, отличается от горящего пепла от дерева.Он был мягким, повсюду оставлял следы.

Исходя из вопроса Q2 , мы можем предположить, что ответ должен быть Прилагательное .

+ Просто взгляните на четвертое предложение: «Он был мягким, поэтому оставил следы повсюду, », можно было понять, что , поскольку он был мягким, он оставлял следы повсюду (или он был грязным при использовании) . Учитывая, что ответ — прилагательное, « soft » должно быть правильным ответом на этот вопрос.

В то время химия только зарождалась, поэтому люди приняли ее за свинец, такой же черный, но гораздо более тяжелый. Вскоре местные жители использовали его для маркировки своих овец для владения и расчета.

Ключевые слова в вопросах	Похожие слова в Пассаже
Древние люди использовали графит — знак 3____	Вскоре местные жители использовали его для маркировки своих овец для владения и расчета.

Исходя из вопроса, мы можем предположить, что ответ должен быть Существительное .

+ Последнее предложение этого абзаца содержит все ключевые слова => Ответ должен быть где-то в этом предложении.

+ Ответ должен быть объектом глагола знак в вопросе (или знак в отрывке), поэтому нам нужно найти существительное , которое стоит рядом с глагольным знаком => « овца » должно быть правильный ответ на этот вопрос.

Великобритания оказалась основной страной, где можно обнаружить и разработать месторождения графита. Несмотря на это, первый карандаш был изобретен в другом месте. Поскольку графит мягкий, он требует какой-то оболочки.

Ключевые слова в вопросах	Похожие слова в Пассаже
Люди нашли графит 4_____ в Британия .	Великобритания оказывается основной страной, где шахты из графита могут быть обнаружены и разработаны

Взгляните на первое предложение в этом абзаце: « Британия, , оказывается крупной страной, где шахты из графита могут быть обнаружены и разработаны », это предложение содержит все три ключевых слова в вопросе => Ответ должно быть где-то в этом предложении.

+ Понимая идею вопроса, ответ: что-то найдено в Великобритании, что связано с графитом => Ответ — « шахты », поскольку графитовые шахты также записываются как шахты из графита.

В Италии графитовые палочки для устойчивости сначала оборачивали веревкой или овчиной, что стало, возможно, самым первым карандашом в мире.

Ключевые слова в вопросах	Похожие слова в Пассаже
Первый карандаш был графитовым, обернутым в 5_____ или шкуру животных .	В Италии графитовые стержни были начаты

.