Γιατί η ύπαρξη ενός αιώνιου λαμπτήρα δεν είναι δυνατή

Στην πόλη Livermore (Καλιφόρνια, ΗΠΑ) υπάρχει ένας μοναδικός λαμπτήρας, ο οποίος βυθίστηκε το 1901 και έκτοτε βρισκόταν χωρίς διακοπή. Αυτό είναι ένα απόλυτο ρεκόρ εισήλθε στο Βιβλίο Εγγραφών του Γκίνες. Μια κάμερα web εγκαθίσταται μπροστά από τη μοναδική λάμπα στο πυροσβεστικό σταθμό αρ. 6, οπότε ο λαμπτήρας μπορεί να δει στο Διαδίκτυο. Πώς ήταν δυνατό αυτό;

Είναι γνωστό ότι η κύρια όψη της καύσης των λαμπτήρων είναι η σταδιακή φθορά ενός νήματος βολφραμίου. Αυτό το νήμα θερμαίνεται σχεδόν μέχρι το σημείο τήξης του βολφραμίου (3300 ° C), διαφορετικά δεν θα πάρετε έντονη ροή φωτός. Σε αυτή τη θερμοκρασία, τα άτομα βολφραμίου στο κρυσταλλικό πλέγμα δονείται έντονα και μερικά από αυτά βγαίνουν και μπαίνουν στο διάστημα, εγκατασταθώντας στους τοίχους της φιάλης. Σταδιακά, το νήμα γίνεται πιο λεπτό, και στη πιο λεπτή θέση η θερμοκρασία υπερβαίνει το σημείο τήξης, το νήμα καίγεται.

Προφανώς, για να αυξηθεί η διάρκεια ζωής του λαμπτήρα, είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα παχύτερο νήμα. Αλλά ταυτόχρονα, για να διατηρηθεί η αντίσταση του νήματος, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το μήκος του. Μια διπλάσια αύξηση στη διάμετρο του νήματος οδηγεί σε αύξηση της μάζας βολφραμίου κατά 8 φορές. Και το βολφράμιο είναι ένα ακριβό μέταλλο, έτσι οι σημερινοί κατασκευαστές βολβών προσπαθούν να το σώσουν.

Αλλά υπάρχει και ένας άλλος λόγος για τη φθορά των λαμπτήρων, για την οποία σχεδόν κανείς δεν ξέρει. Το γεγονός είναι ότι το λεπτό γυαλί μιας φιάλης σε θερμαινόμενη κατάσταση περνάει αέριο. Υπάρχουν πίνακες για διαφορετικά γυαλιά και διαφορετικά αέρια σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Για παράδειγμα, 1 cm2 γυάλινης επιφάνειας με πάχος 1 mm για 1 s και με διαφορά πίεσης 1 mm Hg. διέρχεται 6,5 * 10 σε (-12) βαθμούς cm3 αζώτου σε θερμοκρασία 600 ° C (το κύριο μέρος του αέρα).

Ας υπολογίσουμε τη θερμοκρασία του βολβού ενός τυπικού βολβού των 40 watt με επιφάνεια επιφάνειας βολβού 200 cm2 και εμβαδόν επιφανείας νημάτων βολφραμίου περίπου 0,3 cm2, δηλ. η διαφορά είναι 660 φορές.

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο υπολογισμού σύμφωνα με τον νόμο Stfan-Boltzmann και λαμβάνοντας υπόψη ότι όλη η υπέρυθρη ακτινοβολία του νήματος θερμαίνει τη φιάλη (το ορατό φως δεν υπερβαίνει το 3%), λαμβάνουμε τη θερμοκρασία της φιάλης περίπου 400 ° C (ο καθένας μπορεί να βεβαιωθεί ότι γίνεται αυτό αγγίζοντας τη φιάλη λαμπερό λαμπτήρα). Περαιτέρω, λαμβάνοντας το πάχος γυαλιού της φιάλης φιάλης 0,5 mm, η διαφορά πίεσης 760 mm RT. και ο χρόνος είναι 1 έτος, παίρνουμε τη διείσδυση του αερίου στη λάμπα περίπου 4-5 cm.

Για αρκετά χρόνια, αν το νήμα δεν καεί, ο λαμπτήρας θα γεμίσει με αέριο, θα γίνει εκκένωση αερίου, και μαζί του ο βομβαρδισμός με ιονισμό του νήματος. Στη συνέχεια, αυτό το νήμα θα μειωθεί πιο γρήγορα. Έτσι, προκειμένου να δημιουργηθεί ένας λαμπτήρας πυράκτωσης με μεγάλη διάρκεια ζωής, είναι απαραίτητο: να εγκαταστήσετε ένα πυκνό νήμα βολφραμίου, να αυξήσετε την επιφάνεια του λαμπτήρα (ενώ η θερμοκρασία του λαμπτήρα μειώνεται και η διαρροή αερίου μειώνεται), αυξήστε το πάχος του γυαλιού του λαμπτήρα.

Προφανώς, αυτές οι συνθήκες εκπληρώθηκαν σε μια μακρόβια λάμπα. Αλλά οι σημερινοί κατασκευαστές δεν θέλουν να εκπληρώσουν αυτούς τους όρους, πρώτον, για λόγους οικονομίας (βολφράμιο και γυαλί), και δεύτερον, οι κατασκευαστές απλά δεν ενδιαφέρονται να απελευθερώσουν "αιώνια" βολβοί (διαφορετικά θα "καούν").

Comments

[#1 Σεργκέι]

Όπως σημειώνεται, η διάρκεια ζωής ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως καθορίζεται από την εξάτμιση του υλικού θερμαινόμενου νήματος. Μια λυχνία συνεχούς καύσης (για παράδειγμα, σε μια προσγείωση σε ένα πολυώροφο κτίριο) θα καεί νωρίτερα. Επομένως, ο ευκολότερος τρόπος αύξησης της διάρκειας ζωής του είναι η μείωση του χρόνου καύσης, δηλ.ενεργοποιήστε το μόνο όταν είναι απαραίτητο, δηλαδή όταν κάποιος είναι στο δωμάτιο. Αυτό μπορεί να γίνει με χρήση αυτόματων διακοπτών με αισθητήρες κίνησης (αλλά μόνο αν ο διακόπτης παρέχει παροχή ρεύματος χωρίς τάση στο κύκλωμα του λαμπτήρα, κάτι που δεν είναι τυπικό για όλα τα μοντέλα). Αυτά τα gizmos είναι φθηνά, λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα, και δεδομένου ότι όχι μόνο η λάμπα διαρκεί περισσότερο, αλλά και η ενέργεια σώζεται (κυρίως στις ίδιες σκάλες), μου φαίνεται ότι πρέπει να εξετάσετε σοβαρά τη χρήση τους (ή ακόμα και σε αυτόν τον τομέα είμαστε πίσω από ολόκληρο τον πλανήτη).

[#2 εσείς]

Αντι-επιστημονικές μαλακίες. Ο συγγραφέας παραλείπει μια πορεία φυσικής σχολής.

[#3 andy78]

εσείς Αλλά μπορείτε να μου δώσετε περισσότερες λεπτομέρειες για το γιατί το πήρατε; Κατά προτίμηση με τα επιχειρήματά σας. Και τότε όλοι στο σχολείο διδάσκουν τη φυσική και απλά αναφερόμενοι στο γεγονός ότι κάποιος εκεί δεν έμαθε κάτι χωρίς να υλοποιεί τα γεγονότα είναι κάπως όχι πολύ όμορφο. Σε γενικές γραμμές, περιμένουμε ένα συνηθισμένο σχόλιο.

[#4]

Αν η λάμπα τροφοδοτείται με χαμηλή τάση, η διάρκεια ζωής της μπορεί να αυξηθεί εκατοντάδες φορές.

[#5]

Απαντώ στην ερώτηση. Αυτό το άρθρο δεν έχει συνδέσεις:

1) Το άρθρο λέει ότι ... Προφανώς, για να αυξηθεί η διάρκεια ζωής του λαμπτήρα είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε ένα παχύτερο νήμα. Αλλά ταυτόχρονα, για να διατηρηθεί η αντίσταση του νήματος, είναι απαραίτητο να αυξηθεί το μήκος του.

Εντούτοις, σε αυτή την περίπτωση, η περιοχή της σπείρας θα αυξηθεί και σύμφωνα με τον νόμο Stefan-Boltzmann που αναφέρεται σε αυτό το άρθρο, η θερμοκρασία και επομένως η αποτελεσματικότητα θα μειωθούν.

2) Δεν μέτρησα τη θερμοκρασία του λαμπτήρα, αλλά κατά τη γνώμη μου δεν ελήφθη υπόψη ότι δεν θερμαίνει το λαμπτήρα όλες οι υπέρυθρες ακτίνες (μερικοί θα περάσουν).

[#6 ΜΙΚΑΔΟ]

Υπάρχει μια καλή ταινία για τους λαμπτήρες, για τον κάπρον και για τη βιοτεχνολογία ... μιλάει για μια ειδικά αναπτυγμένη ΘΕΩΡΙΑ OUTDOOR. Λάμπα, τηλεόραση, τηλέφωνο, φούρνος μικροκυμάτων λειτουργούν ακριβώς την περίοδο της περιόδου εγγύησης.

[#7]

Ως ηλεκτροφοσιολόγος και συλλέκτης των λαμπτήρων τρύγου, σημειώνω.
ΠΡΙΝ ΟΛΟΥΣ - σε αυτή τη λάμπα Shelby Mazda το νήμα δεν είναι βολφράμιο, αλλά ακόμα και άνθρακας και αρκετά λιπαρά. Αυτοί οι λαμπτήρες είναι γενικά ανθεκτικοί.

1. Οι βολβοί των παλιών λαμπτήρων είναι σχεδόν τρεις φορές παχύτεροι από τους σύγχρονους · το πάχος ορισμένων πελατών φτάνει τα 1,2 mm. Συγκεκριμένα, αυτό (Shelby Mazda-Edison) έχει 0,8-0,86 mm.
2. Η διάμετρος του λαμπτήρα σε παλαιούς λαμπτήρες, είτε πρόκειται για Mazda-Edison είτε για Westinghouse, είναι πολύ μεγαλύτερη.
3. Η σπείρα θερμαίνεται πολύ λιγότερο οπτικά από τη θερμοκρασία χρώματος από ό, τι οι σύγχρονοι λαμπτήρες και θερμαίνει τον βολβό πολύ, πολύ αδύναμα. Μπορείτε να το επαληθεύσετε προσωπικά πηγαίνοντας στο Μουσείο Μόσχας της Μόσχας και αγγίζοντας το λαμπτήρα με τα χέρια σας. Η θερμοκρασία ακόμη και ενός λαμπτήρα 60 watt στην επιφάνεια του λαμπτήρα είναι 70-80 μοίρες με πλήρες φορτίο, καθόλου 400.
4. ΠΡΩΤΟ μικρό μυστικό - τάση μέχρι το 1956 στις ΗΠΑ δεν ήταν πολύ καλά βαθμολογείται και δοκιμάστηκε και, κατά κανόνα, ήταν κάτω από 125 βολτ, για το οποίο σχεδιάστηκε αυτός ο λαμπτήρας.
5. ΔΕΥΤΕΡΟ μικρό μυστικό - ο λαμπτήρας του λαμπτήρα μετριόταν και διατηρείται σε μια λύση για αρκετό καιρό, μετά την οποία η επιφάνεια του λαμπτήρα πήρε μια μεταλλική σκιά - ίσως και αυτό να επηρεαστεί.

Και ... το τελευταίο μικρό μυστικό - είμαι βέβαιος ότι η λάμπα έχει ήδη αλλάξει, αλλά αυτό δεν είναι συνηθισμένο να μιλάμε. Για να αποκτήσετε μια πανομοιότυπη ΝΕΑ (δεν χρησιμοποιείται) λάμπα στις ΗΠΑ δεν είναι πρόβλημα, αλλά ακόμη και ένα φτωχό μουσείο μπορεί να το αντέξει. Σε κάθε περίπτωση, αυτό το μουσείο συναγωνίζεται μαζί μου σε δημοπρασίες ακριβώς για αυτούς τους λαμπτήρες ... oh, νομίζω ότι δεν είναι μάταια, έχουν ένα απόθεμα και όχι ένα.
Ποιος είναι περίεργος για τη μακρόβια λάμπα - γράψτε :)

[#8]

Αδύνατο γράφεται μαζί. Ο συγγραφέας, καμπάνια, όχι μόνο απέλεψε τη φυσική.

[#9 andy78]

Alexey, εσείς, επίσης, γράψατε μια λέξη με λάθος λέξη, είναι σωστό να γράφετε "ορθογραφία". Πήγατε έξω με τον συγγραφέα;

[#10 Maxim]

Δεν καταλαβαίνω πώς υπολόγισε ο συγγραφέας ...

"...Μια διπλάσια αύξηση στη διάμετρο του νήματος οδηγεί σε αύξηση της μάζας του βολφραμίου κατά 8 φορές ...

το νήμα είναι ουσιαστικά ένας κύλινδρος, ο όγκος του οποίου θα είναι V = PiD ^ 2 * L / 4 (το D είναι η διάμετρος, το L είναι το μήκος, το Pi είναι 3,14159 ...). Η μάζα του νήματος είναι m = V * p (V είναι ο όγκος, το p είναι η πυκνότητα). Έτσι, αν διπλασιάσετε τη διάμετρο, τότε η μάζα θα αυξηθεί μόνο 4 φορές. Ο συγγραφέας παρακάμπτει όχι μόνο τη φυσική, αλλά και τα μαθηματικά.

[#11]

Μετά την αύξηση της διαμέτρου, η αντίσταση του νήματος μειώθηκε, ήταν απαραίτητο να επιστρέψει η προηγούμενη αντίσταση, το πέτυχαν αυτό αυξάνοντας το μήκος κατά το ήμισυ. 4 * 2 = 8

[#12]

Από τον Νοέμβριο του 2013, ο ακριβώς ίδιος βολβός (από την ίδια παρτίδα) παρουσιάστηκε στην έκθεση "Ιστορικοί και ασυνήθιστοι βολβοί" του μουσείου "Moscow Lights", αυτή είναι η 4η αίθουσα, βιτρίνα Νο. 2. Μπορείτε να ζητήσετε από τον οδηγό να ανάψει τα φώτα.

[#13]

Διάβασα προσεκτικά το άρθρο, αποφάσισα να γράψω τα σχόλιά σας εδώ. Δεν υπάρχει τίποτα αιώνιο! Ακόμα και ο ήλιος μας θα βγει αύριο, μετά από την καύση όλων των καυσίμων H2 (υδρογόνο). Όλα αλλάζουν και πεθαίνουν στον Κόσμο και τη φύση. Συμπέρασμα: δεν είναι δυνατόν να δημιουργηθεί μια μηχανή αιώνιας κίνησης, με βάση το νόμο της φυσικής "για τη διατήρηση της ενέργειας", δεν είναι δυνατόν να δημιουργηθεί ένας αιώνιος λαμπτήρας. Συμφωνώ με αυτό που μπορείτε να παρατείνετε τη ζωή του βολβού έως και 5000 ώρες, αλλά η τιμή ενός τέτοιου λαμπτήρα αυξάνεται εκθετικά. Ως εκ τούτου, αυτός ο λαμπτήρας δεν είναι ευεργετικός για τον κατασκευαστή, και ένα ακριβό φανό για τον καταναλωτή. Με την ευκαιρία: χθες εξετάσαμε το βίντεο YouTube που ονομάζεται "Η επίδραση ενός λαμπτήρα" και ανέφερε αυτό το αιώνιο φως, το οποίο ανάβει από το 1901 στον πυροσβεστικό σταθμό. Υπάρχει μια βιντεοκάμερα που απευθύνεται σε αυτόν τον λαμπτήρα. PS: Χάρη στον συντάκτη αυτού του άρθρου για συμβουλές για την επιλογή ενός ποιοτικού λαμπτήρα πυρακτώσεως κατά την αγορά σε ένα κατάστημα σήμερα. Μου άρεσε.

[#14 Vladimir Kornienko]

Στον προηγούμενο αιώνα (όπως ο Lodygin) έδειξε έναν λαμπτήρα με νήμα άνθρακα, ο οποίος εργάστηκε για 15 χρόνια συνεχώς. Αλλά στους σύγχρονους λαμπτήρες δεν υπάρχει κενό για μεγάλο χρονικό διάστημα, αντί για αυτό - το ξένιο, το κρύπτον, μερικές φορές το ήλιο ή το υδρογόνο.