De ce nu este posibilă existența unui bec etern

În orașul Livermore (California, SUA) există un bec unic, care a fost înșurubat în 1901 și de atunci a fost aprins fără întrerupere. Aceasta este o înregistrare absolută care a intrat în Cartea Recordurilor Guiness. O cameră web este instalată în fața unui bec unic de la pompierul nr. 6, astfel încât becul poate fi văzut pe internet. Cum a fost posibil acest lucru?

Se știe că fața principală a arderii becurilor este uzura treptată a unui filament de wolfram. Acest filament este încălzit aproape până la punctul de topire al tungstenului (3300 ° C), altfel nu veți primi un flux intens de lumină. La această temperatură, atomii de tungsten din rețeaua de cristal vibrează intens, iar unii dintre ei ies și pleacă în spațiu, așezându-se pe pereții balonului. Treptat, firul devine mai subțire, iar în locul cel mai subțire temperatura depășește punctul de topire, firul se arde.

Evident, pentru a crește durata de viață a becului, este necesar să instalați un fir mai gros. Dar, în același timp, pentru a menține rezistența firului, este necesară creșterea lungimii acestuia. O creștere de două ori a diametrului firului duce la o creștere de 8 ori a masei de tungsten. Iar wolframul este un metal scump, așa că actualii producători de becuri încearcă să îl salveze.

Există însă un alt motiv de uzură a lămpilor, despre care aproape nimeni nu știe. Cert este că paharul subțire al unui balon în stare încălzită trece gaz. Există tabele pentru diferite pahare și gaze diferite la diferite temperaturi. De exemplu, 1 cm2 dintr-o suprafață de sticlă grosime de 1 mm în 1 s și cu o diferență de presiune de 1 mm Hg. trece 6,5 * 10 în (-12) grade cm3 de azot la o temperatură de 600 ° С (partea principală a aerului).

Să calculăm temperatura becului unui bec standard de 40 de wați cu o suprafață a becului de 200 cm2 și o suprafață a filamentului de tungsten de (aproximativ) 0,3 cm2, adică. diferența este de 660 de ori.

Folosind metoda de calcul conform legii Stfan-Boltzmann și ținând cont de faptul că toată radiația infraroșie a filamentului încălzește balonul (lumina vizibilă nu depășește 3%), obținem temperatura vasului de aproximativ 400 ° C (toată lumea poate fi sigură că acest lucru este adevărat atingând balonul bec luminos stralucitor). Mai mult, luând grosimea de sticlă a balonului 0,5 mm, diferența de presiune este de 760 mm RT. iar timpul este de 1 an, obținem penetrarea gazului în lampă aproximativ 4-5 cm.

Timp de câțiva ani, în cazul în care filamentul nu se arde, lampa se va umple cu gaz, va avea loc o descărcare de gaz și, odată cu ea, bombardarea cu ioni a filamentului. Apoi acest fir se va subția mai repede. Astfel, pentru a crea o lampă incandescentă cu o durată de viață lungă, este necesar: să instalați un filament gros de wolfram, să creșteți suprafața becului lămpii (în acest caz, temperatura becului va scădea și scurgerea de gaz va scădea), crește grosimea sticlei lămpii becului.

Evident, aceste condiții au fost îndeplinite într-o lampă de lungă durată. Dar producătorii actuali nu doresc să îndeplinească aceste condiții, în primul rând, din motive de economie (tungsten și sticlă), iar în al doilea rând, producătorii pur și simplu nu sunt interesați să elibereze becuri „eterne” (altfel se vor „arde”).

Comments

[#1 Serghei]

După cum s-a menționat, durata de viață a unei lămpi incandescente este determinată de evaporarea materialului cu filament încălzit. O lampă cu ardere continuă (de exemplu, pe o aterizare într-o clădire înaltă) se va aprinde mai devreme. Prin urmare, cel mai simplu mod de a-și crește durata de funcționare este de a reduce timpul de ardere, adică.activați-l doar când este necesar, și anume când cineva este în cameră. Acest lucru se poate face folosind întrerupătoarele cu senzori de mișcare (dar numai dacă întrerupătorul asigură alimentarea cu curent fără șocuri la circuitul lămpii, ceea ce nu este tipic pentru toate modelele). Aceste dispozitive sunt ieftine, funcționează mult timp și având în vedere că nu numai că lampa durează mai mult, dar și energia este economisită (în primul rând pe aceleași scări), mi se pare că ar trebui să iei în considerare serios utilizarea acestora (sau altceva în această zonă suntem în spatele întregii planete).

[#2 tu]

Anti-științific prostii. Autorul a omis un curs de fizică la școală.

[#3 andy78]

tu, Dar îmi puteți da mai multe detalii despre motivul pentru care ați obținut asta? De preferat cu argumentele tale. Și atunci toți cei de la școală au învățat odată fizică și pur și simplu făcând referire la faptul că cineva de acolo nu a învățat ceva fără a concretiza faptele nu este într-un fel foarte frumos. În general, așteptăm un comentariu normal.

[#4]

Dacă lampa este alimentată cu tensiune joasă, durata sa de funcționare poate crește de sute de ori.

[#5]

Răspund la întrebare. Acest articol nu are conexiuni:

1) Articolul spune că ... Evident, pentru a crește durata de viață a becului este necesar să instalați un fir mai gros. Dar, în același timp, pentru a menține rezistența firului, este necesară creșterea lungimii acestuia.

Cu toate acestea, în acest caz, suprafața spiralei va crește, iar în conformitate cu legea Stefan-Boltzmann menționată în acest articol, temperatura și, prin urmare, eficiența, vor scădea.

2) Nu am măsurat temperatura lămpii, dar în opinia mea nu a fost luat în considerare faptul că nu toată lumina infraroșu încălzește becul (unii vor trece).

[#6 Mikado]

Există un film bun despre becuri, și despre capron și despre biotehnologie ... povestește o teorie special dezvoltată EXTERIOR. Becul, televizorul, telefonul, cuptorul cu microunde funcționează exact perioada perioadei de garanție.

[#7]

În calitate de electrofizicist și colecționar al lămpilor de epocă, remarc.
ÎNAINTE DE TOT - în această lampă Shelby Mazda firul nu este tungsten, ci chiar carbon și destul de gras. Aceste lămpi sunt în general tenace.

1. Becurile lămpilor vechi sunt de aproape trei ori mai groase decât cele moderne, grosimea unor clienți ajunge la 1,2 mm. Mai exact, acesta (Shelby Mazda-Edison) are 0,8 - 0,86 mm.
2. Diametrul becului în lămpile vechi, indiferent dacă este Mazda-Edison sau Westinghouse, este mult mai mare.
3. Spirala se încălzește mult mai puțin vizual prin temperatura culorii decât lămpile moderne și încălzește becul foarte, foarte slab.Puteți verifica personal acest lucru mergând la Muzeul Luminilor din Moscova și atingând lampa cu mâinile tale. Temperatura chiar a unei lămpi de 60 W pe suprafața becului este de 70-80 grade la sarcină completă, în niciun caz 400.
4. PRIMUL Mic secret - tensiunea până în 1956 în SUA nu a fost foarte bine normalizată și testată și, de regulă, era sub 125 volți, pentru care această lampă a fost proiectată.
5. SECUNDĂ mic secret - becul lămpii a fost temperat și păstrat într-o soluție de ceva timp, după care suprafața lămpii a obținut o umbră metalică - poate că acest lucru a afectat și ea.

Și ... ultimul mic secret - sunt sigur că lampa a fost deja schimbată, dar nu este obișnuit să vorbim despre asta. A obține o lampă NOU identică (nefolosită) în SUA nu este o problemă, dar chiar și un muzeu sărac își poate permite. În orice caz, acest muzeu concurează cu mine la licitații tocmai pentru aceste lămpi ... oh, cred că nu în zadar, au o rezervă și nu una.
Cine este curios despre lampa de lungă durată - scrie :)

[#8]

Imposibilul este scris împreună. Autorul, a făcut campanie, nu numai că a omis fizica.

[#9 andy78]

Alexey, și tu, ai scris un cuvânt scris greșit, este corect să scrii „ortografiat”. Ai ieșit cu autorul?

[#10 maximă]

Nu înțeleg cum a calculat autorul ...

"...O creștere dublă a diametrului filamentului duce la o creștere de 8 ori a masei de wolfram ... "

firul este în esență un cilindru, al cărui volum va fi V = PiD ^ 2 * L / 4 (D - diametru, L - lungime, Pi - 3.14159 ...). Masa firului este m = V * p (V este volumul, p este densitatea). Deci dacă dublați diametrul, masa va crește doar de 4 ori. Autorul a omis nu numai fizica, ci și matematica.

[#11]

După ce a crescut diametrul, rezistența firului a scăzut, a fost necesară returnarea rezistenței anterioare, au obținut acest lucru prin creșterea lungimii la jumătate. 4 * 2 = 8

[#12]

Din noiembrie 2013, același bec (din același lot) a fost expus în expoziția „Becuri istorice și neobișnuite” ale muzeului „Lumini din Moscova”, aceasta este a 4-a sală, vitrina nr. 2. Puteți cere ghidului să aprindă luminile.

[#13]

Am citit cu atenție articolul, am decis să-ți scriu comentariile aici. Nu există nimic veșnic! Chiar și Soarele nostru va ieși mâine, după arderea întregului combustibil H2 (hidrogen). Totul se schimbă și moare în Cosmos și natură. Concluzie: nu este posibilă crearea unei mașini perpetue de mișcare, bazată pe legea fizicii „privind conservarea energiei”, nu este posibilă crearea unui bec etern. Sunt de acord cu unul că puteți prelungi durata de viață a becului până la 5000 de ore, dar prețul unui astfel de bec crește exponențial. Prin urmare, această lampă nu este benefică pentru producător și o lampă scumpă pentru consumator. Apropo: ieri m-am uitat la videoclipul YouTube numit „Efectul unui bec” și a menționat această lumină eternă, care este aprinsă din 1901 pe parcursul de pompieri. Există o cameră video destinată acestui bec. PS: Mulțumesc autorului acestui articol pentru sfaturi despre alegerea unui bec incandescent de calitate atunci când cumpărați într-un magazin astăzi. Mi-a plăcut.

[#14 Vladimir Kornienko]

În secolul precedent (ca Lodygin), el a arătat o lampă cu fir de cărbune, care a funcționat timp de 15 ani continuu. Dar în lămpile moderne nu există vid mult timp, în loc de acesta - xenon, kripton, uneori heliu sau hidrogen.