لماذا وجود المصباح الكهربائي الأبدي غير ممكن

في مدينة ليفرمور (كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) يوجد مصباح كهربائي فريد من نوعه ، والذي تم شده في عام 1901 ومنذ ذلك الحين تم تشغيله دون انقطاع. هذا هو السجل المطلق ذلك دخل موسوعة غينيس للأرقام القياسية. يتم تثبيت كاميرا ويب أمام المصباح الفريد في Fire Station No. 6 ، بحيث يمكن رؤية المصباح على الإنترنت. كيف كان هذا ممكنًا؟

من المعروف أن الوجه الرئيسي لنضوب المصباح الكهربائي هو التآكل التدريجي لخيوط التنغستن. يتم تسخين هذا الخيط تقريبًا إلى درجة انصهار التنغستن (3300 درجة مئوية) ، وإلا فلن تحصل على تدفق ضوئي مكثف. عند درجة الحرارة هذه ، تهتز ذرات التنغستن في الشبكة البلورية بشكل مكثف ، بعضها ينطلق ويذهب إلى الفضاء ، ويستقر على جدران القارورة. تدريجيا ، يصبح الخيط أرق ، وفي أنحف درجات الحرارة تتجاوز درجة الانصهار ، يحترق الخيط.

من الواضح ، لزيادة عمر المصباح ، من الضروري تثبيت خيط أكثر سمكًا. ولكن في الوقت نفسه ، للحفاظ على مقاومة الخيط ، من الضروري زيادة طوله. تؤدي الزيادة المزدوجة في قطر الخيط إلى زيادة بمقدار 8 أضعاف في كتلة التنغستن. والتنغستن معدن باهظ الثمن ، لذا يحاول صانعو المصابيح الحالية إنقاذه.

ولكن هناك سبب آخر لارتداء المصباح ، والذي لا يعرفه أحد تقريبًا. والحقيقة هي أن الزجاج الرقيق من قارورة في حالة ساخنة يمر الغاز. هناك طاولات لأكواب مختلفة وغازات مختلفة في درجات حرارة مختلفة. على سبيل المثال ، 1 سم 2 من سطح زجاجي بسمك 1 مم لمدة 1 ثانية وبفارق ضغط 1 مم زئبق. يمر 6.5 * 10 في (-12) درجة سم 3 من النيتروجين عند درجة حرارة 600 درجة مئوية (الجزء الرئيسي من الهواء).

نحسب درجة حرارة المصباح لمبة 40 واط القياسية مع مساحة سطح لمبة من 200 سم 2 ومساحة سطح خيوط التنغستن (حوالي) 0.3 سم 2 ، أي الفرق هو 660 مرة.

باستخدام طريقة الحساب وفقًا لقانون Stfan-Boltzmann ومع مراعاة أن جميع إشعاعات الأشعة تحت الحمراء تسخن القارورة (لا تزيد نسبة الضوء المرئي عن 3٪) ، نحصل على درجة حرارة القارورة البالغة حوالي 400 درجة مئوية (يمكن للجميع التأكد من صحة ذلك عن طريق لمس القارورة متوهجة المصباح الكهربائي). علاوة على ذلك ، أخذ سماكة الزجاج قارورة 0.5 مم ، فرق الضغط 760 مم RT.article. والوقت 1 سنة ، نحصل على تغلغل الغاز في المصباح حوالي 4-5 سم.

لعدة سنوات ، إذا لم يحترق الفتيل ، فإن المصباح سيملأ بالغاز ، وسيحدث تصريف للغاز ، ومعه قصف الأيون للخيوط. ثم سوف هذا الخيط رقيقة من أسرع. وبالتالي ، من أجل إنشاء مصباح ساطع مع عمر خدمة طويل ، من الضروري: تثبيت فتيل تنجستن سميك ، وزيادة مساحة سطح لمبة المصباح (في هذه الحالة ، ستنخفض درجة حرارة المصباح وينخفض ​​تسرب الغاز) ، وزيادة سماكة مصباح المصباح الزجاجي.

من الواضح أن هذه الشروط قد تحققت في مصباح طويل العمر. لكن الشركات المصنعة الحالية لا ترغب في تلبية هذه الشروط ، أولاً ، لأسباب الاقتصاد (التنغستن والزجاج) ، وثانياً ، لا يهتم المصنّعون ببساطة بإطلاق المصابيح "الأبدية" (وإلا فإنهم "سيحترقون").

Comments

[#1 سيرجي]

كما لوحظ ، يتم تحديد عمر المصباح المتوهج بواسطة تبخر مادة الشعيرة المسخنة. سوف يحترق المصباح المحترق باستمرار (على سبيل المثال ، عند الهبوط في مبنى شاهق) في وقت مبكر. لذلك ، فإن أسهل طريقة لزيادة عمر الخدمة هي تقليل وقت الاحتراق ، أيقم بتشغيله فقط عند الضرورة ، أي عندما يكون شخص ما في الغرفة. يمكن القيام بذلك باستخدام قواطع الدائرة مع مستشعرات الحركة (ولكن فقط إذا كان المفتاح يوفر مصدر تيار خالٍ من الصدمات لدائرة المصباح ، وهو أمر غير مألوف بالنسبة لجميع الطرز). هذه الأدوات غير مكلفة ، فهي تعمل لفترة طويلة ، وبالنظر إلى أن المصباح لا يدوم طويلًا فحسب ، بل يتم توفير الطاقة أيضًا (بشكل أساسي على نفس الدرج) ، يبدو لي أنه يجب عليك التفكير بجدية في استخدامها (أو في هذه المنطقة أيضًا) نحن وراء الكوكب بأسره).

[#2 أنت]

هراء المضادة للعلم. تخطي المؤلف دورة الفيزياء المدرسية.

[#3 andy78]

لكم، ولكن هل يمكنك أن تعطيني المزيد من التفاصيل حول سبب حصولك على هذا؟ ويفضل مع الحجج الخاصة بك. وبعد ذلك قام الجميع في المدرسة بتدريس الفيزياء ذات مرة والإشارة ببساطة إلى حقيقة أن شخصًا ما لم يتعلم شيئًا ما دون إثبات الحقائق ليست جميلة إلى حد ما. بشكل عام ، نحن في انتظار تعليق عادي.

[#4]

إذا كان المصباح مزودًا بجهد منخفض ، فيمكن أن تزيد مدة خدمته مئات المرات.

[#5]

أجب على السؤال. لا تحتوي هذه المقالة على روابط:

1) يقول المقال أن ... من الواضح ، لزيادة عمر المصباح فمن الضروري تثبيت موضوع أكثر سمكا. ولكن في الوقت نفسه ، للحفاظ على مقاومة الخيط ، من الضروري زيادة طوله.

ومع ذلك ، في هذه الحالة ، ستزيد مساحة اللولب ، ووفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان المذكور في هذه المقالة ، ستنخفض درجة الحرارة ، وبالتالي الكفاءة.

2) لم أقم بقياس درجة حرارة المصباح ، لكن في رأيي لم يؤخذ في الاعتبار أن ضوء الأشعة تحت الحمراء لا يسخن المصباح (سيمر بعضها).

[#6 MIKADO]

يوجد فيلم جيد عن المصابيح الكهربائية ، وعن kapron ، وعن التكنولوجيا الحيوية ... وهو يروي نظرية خارجية مطورة خصيصًا. تعمل المصباح الكهربائي والتليفزيون والهاتف وفرن الميكروويف تمامًا خلال فترة الضمان.

[#7]

وبصفتي عالم فيزيائي كهربائي وجامع لمصابيح عتيقة ، ألاحظ.
قبل كل شيء - في هذا المصباح شيلبي مازدا ليس الخيط التنغستن ، ولكن حتى الكربون والدهون تماما. هذه المصابيح عموما عنيد.

1. المصابيح المصابيح القديمة أكثر سماكة ثلاث مرات من المصابيح الحديثة ؛ سمك بعض العملاء يصل إلى 1.2 ملم. على وجه التحديد ، هذا واحد (شيلبي مازدا إديسون) لديه 0.8 - 0.86 ملم.
2. قطر اللمبة في المصابيح القديمة ، سواء مازدا إديسون أو وستنجهاوس ، أكبر بكثير.
3. يسخن اللولب بصريًا بدرجة حرارة اللون أقل بكثير من درجة حرارة المصابيح الحديثة ويسخن المصباح بشكل ضعيف جدًا ، ويمكنك التحقق من ذلك شخصيًا من خلال الذهاب إلى متحف أضواء موسكو ولمس المصباح بيديك. درجة حرارة حتى مصباح 60 واط على سطح المصباح 70-80 درجة في حمولة كاملة ، بأي حال من الأحوال 400.
4. السرية الأولى - الجهد الكهربي حتى عام 1956 في الولايات المتحدة الأمريكية لم يتم تقييمه واختباره جيدًا ، وكقاعدة عامة ، كان أقل من 125 فولت ، والذي تم تصميم هذا المصباح من أجله.
5. سر ثانٍ صغير - لمبة المصباح خففت وحُفظت في محلول لبعض الوقت ، وبعد ذلك حصل سطح المصباح على ظلال معدنية - ربما يتأثر هذا أيضًا.

و ... آخر سر صغير - أنا متأكد من أن المصباح قد تم تغييره بالفعل ، لكن ليس من المعتاد التحدث عنه. الحصول على مصباح جديد متطابق (غير مستخدم) في الولايات المتحدة الأمريكية ليس مشكلة ، ولكن حتى المتحف السيئ يمكنه تحمل كلفته. على أي حال ، فإن هذا المتحف ينافسني في المزادات على وجه التحديد لهذه المصابيح ... أوه ، لا أعتقد أن ذلك لم يذهب هباء ، فلديهم احتياطي وليس واحدًا.
من الغريب حول المصباح الطويل - الكتابة :)

[#8]

المستحيل هو مكتوب معا. المؤلف ، الحملة ، ليس فقط تخطي الفيزياء.

[#9 andy78]

أليكسيأنت أيضًا كتبت كلمة بها أخطاء إملائية ، فمن الصحيح أن تكتب "مكتوبة". هل خرجت مع المؤلف؟

[#10 حكمة]

لا أفهم كيف يحسب المؤلف ...

"...تؤدي الزيادة المزدوجة في قطر الشعيرة إلى زيادة بمقدار 8 أضعاف في كتلة التنغستن ... "

الخيط عبارة عن اسطوانة ، يكون حجمها V = PiD ^ 2 * L / 4 (D هو القطر ، L هو الطول ، Pi هو 3.14159 ...). كتلة الخيط هي m = V * p (V هي الحجم ، p هي الكثافة). لذا إذا ضاعفت القطر ، ستزيد الكتلة 4 مرات فقط. المؤلف تخطى ليس فقط الفيزياء ، ولكن أيضا الرياضيات.

[#11]

بعد زيادة القطر ، انخفضت مقاومة الخيط ، كان من الضروري إعادة المقاومة السابقة ، لقد حققوا ذلك عن طريق زيادة الطول بمقدار النصف. 4 * 2 = 8

[#12]

منذ نوفمبر 2013 ، تم عرض المصباح نفسه (من نفس المجموعة) في معرض "المصابيح التاريخية وغير العادية" لمتحف "أضواء موسكو" ، وهذه هي القاعة الرابعة ، معرض رقم 2. يمكنك أن تطلب من الدليل تشغيل الأنوار.

[#13]

قرأت بعناية المقالة ، قررت أن أكتب تعليقاتكم هنا. لا يوجد شيء أبدي! حتى شمسنا سوف تخرج غدًا ، بعد احتراق كل وقود H2 (الهيدروجين). كل شيء يتغير ويموت في الكون والطبيعة. الخلاصة: لا يمكن إنشاء آلة حركة دائمة ، استنادًا إلى قانون الفيزياء "حول الحفاظ على الطاقة" ، لا يمكن إنشاء مصباح كهربائي أبدي. وأنا أتفق مع أحد أنه يمكنك إطالة عمر المصباح حتى 5000 ساعة ، لكن سعر هذه المصباح يزيد بشكل كبير. لذلك ، هذا المصباح ليس مفيدًا للشركة المصنعة ، ومصباح باهظ الثمن للمستهلك. بالمناسبة: نظرت بالأمس إلى فيديو يوتيوب بعنوان "تأثير المصباح الكهربائي" وذكرت هذا الضوء الأبدي ، الذي أضاء منذ عام 1901 على محطة الإطفاء. هناك كاميرا فيديو تهدف إلى هذا المصباح الكهربائي. ملاحظة: شكرا لمؤلف هذا المقال للحصول على نصائح حول اختيار المصباح المتوهج الجودة عند الشراء في متجر اليوم. اعجبني

[#14 فلاديمير كورنينكو]

في القرن السابق ، مثل Lodygin ، أظهر مصباحًا بخيط الفحم يعمل لمدة 15 عامًا بشكل مستمر. لكن في المصابيح الحديثة ، لا يوجد فراغ لفترة طويلة ، بدلاً من ذلك - زينون ، كريبتون ، وأحياناً هيليوم أو هيدروجين.