Prečo existencia večnej žiarovky nie je možná

V meste Livermore (Kalifornia, USA) sa nachádza jedinečná žiarovka, ktorá bola zaskrutkovaná v roku 1901 a odvtedy je nepretržite zapnutá. Toto je absolútny záznam vstúpil do Guinessovej knihy rekordov, Pred požiarnou stanicou č. 6 je nainštalovaná webová kamera pred jedinečnou žiarovkou, aby bola žiarovka viditeľná na internete. Ako to bolo možné?

Je známe, že hlavnou tvárou vyhorenia žiarovky je postupné opotrebovanie volfrámového vlákna. Toto vlákno sa zahrieva takmer na teplotu topenia volfrámu (3300 ° C), inak nebudete dostávať intenzívny svetelný tok. Atómy volfrámu v kryštálovej mriežke pri tejto teplote intenzívne vibrujú a niektoré z nich sa uvoľňujú a odchádzajú do vesmíru a usadia sa na stenách banky. Vlákno sa postupne stáva tenšie a na najtenšom mieste teplota presahuje teplotu topenia, vlákno sa vyhorí.

Je zrejmé, že na zvýšenie životnosti žiarovky je potrebné nainštalovať hrubší závit. Ale zároveň, aby sa zachovala odolnosť závitu, je potrebné zväčšiť jeho dĺžku. Dvojnásobné zväčšenie priemeru vlákna vedie k 8-násobnému zvýšeniu hmotnosti volfrámu. A volfrám je drahý kov, takže súčasní výrobcovia žiaroviek sa ho snažia zachrániť.

Existuje však aj ďalší dôvod na opotrebovanie žiarovky, o ktorom takmer nikto nevie. Faktom je, že tenké sklo banky v zohriatom stave prechádza plyn. Existujú tabuľky pre rôzne poháre a rôzne plyny pri rôznych teplotách. Napríklad 1 cm2 skleneného povrchu s hrúbkou 1 mm po dobu 1 sa tlakovým rozdielom 1 mm Hg. prechádza 6,5 ​​x 10 v (-12) stupňa cm3 dusíka pri teplote 600 ° C (hlavná časť vzduchu).

Vypočítajme teplotu žiarovky štandardnej 40 wattovej žiarovky s povrchom žiarovky 200 cm2 a povrchom volfrámového vlákna (približne) 0,3 cm2, t. rozdiel je 660 krát.

Použitím metódy výpočtu podľa Stfan-Boltzmannovho zákona a so zreteľom na to, že všetko infračervené žiarenie vlákna ohrieva banku (viditeľné svetlo nie je viac ako 3%), získame teplotu banky približne 400 ° C (každý sa môže uistiť, že je to pravda dotykom banky) žiarovka). Ďalej, pri hrúbke skla banky banky 0,5 mm, tlakový rozdiel 760 mm RT.časti. a čas je 1 rok, dostaneme prienik plynu do lampy asi 4-5 cm.

Ak vlákno niekoľko rokov nevyhorí, lampa sa naplní plynom, dôjde k výboju plynu as ňou iónovému bombardovaniu vlákna. Potom sa toto vlákno zrýchli rýchlejšie. Na vytvorenie žiarovky s dlhou životnosťou je preto potrebné: nainštalovať silné volfrámové vlákno, zväčšiť povrchovú plochu žiarovky (v tomto prípade sa teplota žiarovky zníži a únik plynu sa zníži), zväčšiť hrúbku skla žiarovky.

Je zrejmé, že tieto podmienky boli splnené v lampe s dlhou životnosťou. Súčasní výrobcovia však tieto podmienky nechcú spĺňať, po prvé, z ekonomických dôvodov (volfrám a sklo), a po druhé, výrobcovia jednoducho nemajú záujem o uvoľnenie „večných“ žiaroviek (inak „vyhoria“).

Comments

[#1 Sergei]

Ako už bolo uvedené, životnosť žiarovky sa určuje odparením zahriateho vláknitého materiálu. Trvale horiaca lampa (napríklad pri pristátí vo výškovej budove) zhorí skôr. Preto najjednoduchší spôsob, ako predĺžiť jeho životnosť, je skrátiť dobu horenia, t.j.zapnite ho iba v prípade potreby, konkrétne keď je niekto v miestnosti. To je možné dosiahnuť pomocou ističov s pohybovými snímačmi (ale iba v prípade, že spínač poskytuje prúdový prúd bez prúdu šokov do obvodu žiarovky, čo nie je typické pre všetky modely). Tieto gizmy sú lacné, pracujú dlhú dobu a vzhľadom na to, že lampa nevydrží dlhšie, ale zároveň sa šetrí aj energia (predovšetkým na rovnakých schodoch), zdá sa mi, že by ste ich mali vážne zvážiť (alebo dokonca v tejto oblasti) sme za celou planétou).

[#2 vy]

Anti-vedecké hovno. Autor preskočil školský kurz fyziky.

[#3 andy78]

tie, Môžete mi však poskytnúť viac podrobností o tom, prečo ste to dostali? Najlepšie s vašimi argumentmi. A potom sa všetci v škole kedysi učili fyziku a jednoducho odkaz na skutočnosť, že sa tam niekto nenaučil niečo bez toho, aby konkretizoval fakty, nie je nejako príliš krásny. Vo všeobecnosti čakáme na normálny komentár.

[#4]

Ak je žiarovka napájaná nízkym napätím, jej životnosť sa môže stokrát predĺžiť.

[#5]

Odpoviem na otázku. Tento článok nemá žiadne spojenia:

1) V článku sa hovorí, že ... Na zvýšenie životnosti žiarovky je potrebné nainštalovať hrubší závit. Ale zároveň, aby sa zachovala odolnosť závitu, je potrebné zväčšiť jeho dĺžku.

V tomto prípade sa však plocha špirály zväčší a podľa Stefan-Boltzmannovho zákona uvedeného v tomto článku sa teplota, a teda aj účinnosť, zníži.

2) Nemeral som teplotu žiarovky, ale podľa môjho názoru sa nezohľadnilo, že nie všetky infračervené svetlo ohrieva žiarovku (niektoré prejdú).

[#6 MIKADO]

Existuje dobrý film o žiarovkách ao kaprone ao biotechnológii ... rozpráva sa o špeciálne vyvinutej OUTDOOROVEJ TEÓRII. Žiarovka, televízor, telefón, mikrovlnná rúra fungujú presne v záručnej dobe.

[#7]

Ako elektrofyzik a zberateľ historických lámp si všimnem.
PRED VŠETKÝMI - v tejto žiarovke Shelby Mazda vlákno nie je volfrám, ale dokonca uhlík a dosť tučný. Tieto žiarovky sú zvyčajne odolné.

1. Žiarovky starých žiaroviek sú takmer trikrát silnejšie ako moderné žiarovky, ktorých hrúbka u niektorých zákazníkov dosahuje 1,2 mm. Konkrétne tento (Shelby Mazda-Edison) má 0,8 - 0,86 mm.
2. Priemer žiarovky v starých lampách, či už Mazda-Edison alebo Westinghouse, je oveľa väčší.
3. Špirála sa zahrieva oveľa menej vizuálne farebnou teplotou ako moderné žiarovky a veľmi slabo zahrieva žiarovku. Môžete to osobne overiť tak, že navštívite Moskovské múzeum svetiel a dotknete sa lampy rukami. Teplota dokonca 60 W žiarovky na povrchu banky je 70 - 80 stupňov pri plnom zaťažení, v žiadnom prípade 400.
4. PRVÉ Malé tajomstvo - napätie do roku 1956 v USA nebolo príliš dobre normalizované a testované a spravidla to bolo pod 125 voltov, pre ktoré bola táto lampa navrhnutá.
5. DRUHÉ malé tajomstvo - žiarovka žiarovky bola temperovaná a nejaký čas udržiavaná v roztoku, po ktorom povrch žiarovky dostal kovový odtieň - možno to tiež ovplyvnilo.

A ... posledné malé tajomstvo - som si istý, že lampa už bola vymenená, ale nie je zvykom o tom hovoriť. Získať identickú NOVÚ (nepoužitú) lampu v USA nie je problém, ale aj zlé múzeum si to môže dovoliť. V každom prípade toto múzeum so mnou súťaží v aukciách práve o tieto lampy ... oh, myslím si, že nie nadarmo, majú rezervu a nie jednu.
Kto je zvedavý na lampu s dlhou životnosťou - napíšte :)

[#8]

Nemožné sa píše spolu. Autor, kampaň, nielen preskočená fyzika.

[#9 andy78]

Alexey, aj vy ste napísali nesprávne napísané slovo, je správne napísať „napísané“. Šli ste s autorom?

[#10 maxima]

Nerozumiem tomu, ako autor počítal ...

"...Dvojnásobné zväčšenie priemeru vlákna vedie k 8-násobnému zvýšeniu hmotnosti volfrámu ... “

vlákno je v podstate valec, ktorého objem bude V = PiD ^ 2 * L / 4 (D je priemer, L je dĺžka, Pi je 3,14159 ...). Hmotnosť vlákna je m = V * p (V je objem, p je hustota). Takže ak zdvojnásobíte priemer, hmotnosť sa zvýši iba 4-krát. Autor preskočil nielen fyziku, ale aj matematiku.

[#11]

Po zväčšení priemeru sa odpor závitu znížil, bolo potrebné vrátiť predchádzajúci odpor, dosiahli ho zväčšením dĺžky o polovicu. 4 * 2 = 8

[#12]

Od novembra 2013 bola v expozícii „Historické a neobvyklé žiarovky“ múzea „Moscow Lights“ vystavená presne rovnaká žiarovka (z tej istej šarže), jedná sa o 4. sálu, vitrínu č. 2. Môžete požiadať sprievodcu, aby zapol svetlá.

[#13]

Pozorne som si prečítal článok, rozhodol som sa tu napísať vaše pripomienky. Nie je nič večného! Dokonca aj naše Slnko vyjde zajtra po spálení všetkého H2 paliva (vodík). Všetko sa mení a zomiera v kozme a prírode. Záver: Nie je možné vytvoriť stroj s trvalým pohybom, založený na fyzikálnom zákone „o úspore energie“, nie je možné vytvoriť večnú žiarovku. Súhlasím s tým, že môžete predĺžiť životnosť žiarovky až na 5 000 hodín, ale cena takejto žiarovky sa exponenciálne zvyšuje. Preto toto svietidlo nie je výhodné pre výrobcu a drahé svietidlo pre spotrebiteľa. Mimochodom: včera som sa pozrel na video YouTube s názvom „Účinok žiarovky“ a spomínal toto večné svetlo, ktoré sa od roku 1901 rozsvietilo na hasičskej stanici. Na túto žiarovku je zameraná videokamera. PS: Ďakujeme autorovi tohto článku za tipy na výber kvalitnej žiarovky pri nákupe v obchode ešte dnes. Páčilo sa mi to.

[#14 Vladimir Kornienko]

V minulom storočí (ako Lodygin) ukázal lampu s uhoľným vláknom, ktorá nepretržite pracovala 15 rokov. Ale v moderných lampách nie je dlho vákuum, namiesto neho - xenón, kryptón, niekedy hélium alebo vodík.