Περιεχόμενο
- Τι είναι ο άνθρακας;
- Πώς Μορφή άνθρακα;
- Τι είναι το "Rank" του άνθρακα;
- Ποιες είναι οι χρήσεις του άνθρακα;
Ασφαλτός άνθρακας: Ο ασφαλτούχος άνθρακας είναι συνήθως ένας ιζηματογενής βράχος. Σε αυτή τη φωτογραφία μπορείτε να δείτε φωτεινές και θαμπές ταινίες άνθρακα προσανατολισμένες οριζοντίως σε όλο το δείγμα. Οι φωτεινές ζώνες είναι καλά διατηρημένο ξυλώδες υλικό, όπως κλαδιά ή μίσχοι. Οι θαμπός ζώνες μπορούν να περιέχουν μεταλλικό υλικό που πλένεται στο βάλτο με ρεύματα, κάρβουνο που παράγεται από πυρκαγιές στο βάλτο ή υποβαθμισμένα φυτικά υλικά. Αυτό το δείγμα είναι περίπου τρία εκατοστά (7.5 εκατοστά). Φωτογραφία της Γεωλογικής και Οικονομικής Έρευνας στη Δυτική Βιρτζίνια.
Τι είναι ο άνθρακας;
Ο άνθρακας είναι ένας οργανικός ιζηματογενής βράχος που σχηματίζεται από τη συσσώρευση και τη συντήρηση φυτικών υλικών, συνήθως σε περιβάλλον βάλτους. Ο άνθρακας είναι καύσιμο βράχο και, μαζί με το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο, είναι ένα από τα τρία πιο σημαντικά ορυκτά καύσιμα. Ο άνθρακας έχει ευρύ φάσμα χρήσεων. η πιο σημαντική χρήση είναι για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Περιβάλλοντα σχηματισμού άνθρακα: Ένα γενικευμένο διάγραμμα ενός βάλτου, το οποίο δείχνει πως το βάθος του νερού, οι συνθήκες συντήρησης, οι τύποι φυτών και η παραγωγικότητα των φυτών μπορεί να ποικίλλουν σε διάφορα μέρη του βάλτου. Αυτές οι διακυμάνσεις θα αποφέρουν διαφορετικούς τύπους άνθρακα. Εικονογράφηση από τη γεωλογική και οικονομική έρευνα της Δυτικής Βιρτζίνιας.
Τύρφη: Μάζα πρόσφατα συσσωρευμένων έως μερικώς ανθρακωμένων φυτικών υπολειμμάτων. Αυτό το υλικό είναι στο δρόμο του να γίνει άνθρακας, αλλά η πηγή του συντρίμμια των φυτών είναι ακόμα εύκολα αναγνωρίσιμη.
Ροκ και μεταλλικά κιτ: Αποκτήστε ένα ροκ, ορυκτό ή απολιθωμένο κιτ για να μάθετε περισσότερα για τα υλικά της Γης. Ο καλύτερος τρόπος για να μάθετε για τους βράχους είναι να διαθέτετε δείγματα για δοκιμή και εξέταση.
Πώς Μορφή άνθρακα;
Ο άνθρακας σχηματίζεται από τη συσσώρευση φυτικών υπολειμμάτων, συνήθως σε περιβάλλον βάλτους. Όταν ένα φυτό πεθαίνει και πέφτει στο βάλτο, το μόνιμο νερό του βάλτου το προστατεύει από τη φθορά. Τα νερά των βάλτων είναι συνήθως ανεπαρκή σε οξυγόνο, η οποία θα αντιδράσει με τα συντρίμμια των φυτών και θα την προκαλέσει να αποσυντεθεί. Αυτή η έλλειψη οξυγόνου επιτρέπει να παραμείνουν τα συντρίμμια των φυτών. Επιπλέον, τα έντομα και άλλοι οργανισμοί που ενδέχεται να καταναλώσουν τα συντρίμμια των φυτών στη γη δεν επιβιώνουν καλά κάτω από το νερό σε περιβάλλον με έλλειψη οξυγόνου.
Για να σχηματιστεί το παχύ στρώμα φυτικών υπολειμμάτων που απαιτούνται για την παραγωγή ραφής άνθρακα, ο ρυθμός συσσώρευσης των συντριμμιών των φυτών πρέπει να είναι μεγαλύτερος από τον ρυθμό αποσύνθεσης. Μόλις σχηματιστεί ένα παχύ στρώμα φυτικών υπολειμμάτων, πρέπει να ταφεί από ιζήματα όπως λάσπη ή άμμο. Αυτά τυπικά πλένονται στο βάλτο από έναν ποταμό που πλημμυρίζει. Το βάρος αυτών των υλικών συμπυκνώνει τα συντρίμμια των φυτών και βοηθά στην μετατροπή του σε άνθρακα. Περίπου δέκα πόδια από τα συντρίμμια των φυτών θα συμπιεστούν σε ένα μόνο πόδι άνθρακα.
Τα υπολείμματα των φυτών συσσωρεύονται πολύ αργά. Συνεπώς, η συσσώρευση δέκα ποδιών από τα συντρίμμια των φυτών θα διαρκέσει πολύ. Τα πενήντα πόδια από τα συντρίμμια των φυτών που χρειάζονται για να φτιαχτούν μια πάχους πετρελαιοκηλίδας πέντε ποδών θα απαιτούσαν χιλιάδες χρόνια να συσσωρευτούν. Κατά τη διάρκεια αυτού του μεγάλου χρονικού διαστήματος, η στάθμη του νερού στο βάλτο πρέπει να παραμείνει σταθερή. Αν το νερό γίνει πολύ βαθύ, τα φυτά του βάλτου θα πνιγούν και αν δεν έχει διατηρηθεί το κάλυμμα νερού, τα φυτικά υπολείμματα θα αποσυντεθούν. Για να σχηματίσουν μια ραφή άνθρακα, οι ιδανικές συνθήκες τέλειου βάθους νερού πρέπει να διατηρηθούν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.
Εάν είστε ένας έξυπνος αναγνώστης, αναρωτιέστε πιθανώς: «Πώς μπορούν να συγκεντρωθούν πενήντα πόδια από τα συντρίμμια των φυτών σε νερό μόλις λίγα μέτρα βαθιά;» Η απάντηση στο ερώτημα αυτό είναι ο πρωταρχικός λόγος ότι η δημιουργία μιας ραφής άνθρακα είναι ένα εξαιρετικά ασυνήθιστο περιστατικό. Μπορεί να συμβεί μόνο κάτω από μία από τις δύο συνθήκες: 1) μια αυξανόμενη στάθμη νερού που ταιριάζει απόλυτα με το ρυθμό συσσώρευσης των συντριμμιών των φυτών. ή 2) ένα επιφανειακό τοπίο που ταιριάζει απόλυτα με το ρυθμό συσσώρευσης των συντριμμιών των φυτών. Οι περισσότερες ραφές άνθρακα πιστεύεται ότι έχουν σχηματιστεί υπό την προϋπόθεση # 2 σε περιβάλλον δέλτα. Σε ένα δέλτα, μεγάλες ποσότητες ιζημάτων του ποταμού εναποτίθενται σε μια μικρή περιοχή της Γης κρούστας, και το βάρος αυτών των ιζημάτων προκαλεί την καθίζηση.
Για να δημιουργηθεί μια ραφή άνθρακα, τέλειες συνθήκες συσσώρευσης των συντριμμιών των φυτών και τέλειες συνθήκες καθίζησης πρέπει να συμβούν σε ένα τοπίο που διατηρεί αυτή την τέλεια ισορροπία για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Είναι εύκολο να καταλάβουμε γιατί οι συνθήκες σχηματισμού του άνθρακα έχουν συμβεί μόνο λίγες φορές σε ολόκληρη την ιστορία της Γης. Ο σχηματισμός ενός άνθρακα απαιτεί την σύμπτωση πολύ απίθανων γεγονότων.
Ανθρακίτης άνθρακας: Ο ανθρακίτης είναι ο υψηλότερος βαθμός άνθρακα. Έχει λαμπερή λάμψη και σπάει με ημι-κονιοειδή κάταγμα.
Τι είναι το "Rank" του άνθρακα;
Τα υπολείμματα των φυτών είναι εύθραυστο υλικό σε σύγκριση με τα ορυκτά υλικά που συνθέτουν άλλους βράχους. Καθώς τα υπολείμματα των φυτών εκτίθενται στη θερμότητα και την πίεση της ταφής, αλλάζουν στη σύνθεση και τις ιδιότητες. Η "τάξη" ενός άνθρακα είναι ένα μέτρο της μεταβολής. Μερικές φορές ο όρος "οργανικός μεταμορφισμός" χρησιμοποιείται για αυτήν την αλλαγή.
Με βάση τη σύνθεση και τις ιδιότητες, οι άνθρακες αποδίδονται σε μια εξέλιξη κατάταξης που αντιστοιχεί στο επίπεδο οργανικού μεταμορφισμού τους. Η πρόοδος της βασικής κατάταξης συνοψίζεται στον πίνακα εδώ.
Λιγνίτης: Η κατώτερη βαθμίδα του άνθρακα είναι "λιγνίτης". Είναι τύρφη που έχει συμπιεστεί, αφυδατωθεί και λιθοποιηθεί σε βράχο. Συχνά περιέχει αναγνωρίσιμες δομές φυτών.
Ποιες είναι οι χρήσεις του άνθρακα;
Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας είναι η κύρια χρήση άνθρακα στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα που εξορύσσεται στις Ηνωμένες Πολιτείες μεταφέρεται σε σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, συνθλίβεται σε πολύ μικρό μέγεθος σωματιδίων και καίγεται. Η θερμότητα από τον καύσιμο άνθρακα χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού, η οποία μετατρέπει μια γεννήτρια για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Το μεγαλύτερο μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται στις Ηνωμένες Πολιτείες γίνεται με καύση άνθρακα.
Ηλεκτροπαραγωγή με καύση άνθρακα: Φωτογραφία ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής όπου ο άνθρακας καίγεται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι τρεις μεγάλες στοίβες είναι οι πύργοι ψύξης όπου το νερό που χρησιμοποιείται στη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ψύχεται πριν επαναχρησιμοποιηθεί ή απελευθερωθεί στο περιβάλλον. Η εκπομπή που ρέει από τη σωστή στοίβα είναι υδρατμοί. Τα προϊόντα καύσης από την καύση του άνθρακα απελευθερώνονται στην ψηλή, λεπτή στοίβα στα δεξιά. Μέσα σε αυτή τη στοίβα υπάρχει μια ποικιλία χημικών απορροφητικών για την απορρόφηση των ρυπογόνων αερίων που παράγονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας καύσης. Image copyright iStockphoto / Michael Utech.
Ο άνθρακας έχει πολλές άλλες χρήσεις. Χρησιμοποιείται ως πηγή θερμότητας για τις διαδικασίες παραγωγής. Για παράδειγμα, τα τούβλα και το τσιμέντο παράγονται σε κλίβανοι που θερμαίνονται με την καύση ενός πίδακα σκόνης άνθρακα. Ο άνθρακας χρησιμοποιείται επίσης ως πηγή ενέργειας για τα εργοστάσια. Εκεί χρησιμοποιείται για τη θέρμανση ατμού, και ο ατμός χρησιμοποιείται για την οδήγηση μηχανικών συσκευών. Πριν από μερικές δεκαετίες, ο περισσότερος άνθρακας χρησιμοποιήθηκε για τη θέρμανση του χώρου. Κάποιος άνθρακας εξακολουθεί να χρησιμοποιείται με αυτόν τον τρόπο, αλλά χρησιμοποιούνται και άλλα καύσιμα και ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από άνθρακα.
Η παραγωγή οπτάνθρακα παραμένει σημαντική χρήση άνθρακα. Ο οπτάνθρακας παράγεται με θέρμανση του άνθρακα υπό ελεγχόμενες συνθήκες χωρίς αέρια. Αυτό αποβάλλει μερικά από τα πτητικά υλικά και συγκεντρώνει την περιεκτικότητα σε άνθρακα. Ο οπτάνθρακας στη συνέχεια χρησιμοποιείται ως καύσιμο υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα για την επεξεργασία μετάλλων και για άλλες χρήσεις όπου απαιτείται μια ιδιαίτερα καυτή φλόγα.
Ο άνθρακας χρησιμοποιείται επίσης στην κατασκευή. Εάν θερμαίνεται ο άνθρακας, τα αέρια, οι πίσσες και τα υπολείμματα που παράγονται μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες διαδικασίες κατασκευής. Τα πλαστικά, τα στέγαστρα, το λινέλαιο, το συνθετικό καουτσούκ, τα εντομοκτόνα, τα προϊόντα βαφής, τα φάρμακα, οι διαλύτες και οι συνθετικές ίνες περιλαμβάνουν όλες ορισμένες ενώσεις που προέρχονται από άνθρακα. Ο άνθρακας μπορεί επίσης να μετατραπεί σε υγρά και αέρια καύσιμα. Ωστόσο, αυτές οι χρήσεις του άνθρακα είναι κυρίως πειραματικές και γίνονται σε μικρή κλίμακα.