Kāpēc mūžīgās spuldzes esamība nav iespējama

Livermoras pilsētā (Kalifornijā, ASV) atrodas unikāla spuldze, kas tika ieskrūvēta 1901. gadā un kopš tā laika ir ieslēgta bez traucējumiem. Tas ir absolūts ieraksts iekļuva Ginesa rekordu grāmatā. Ugunsdzēsības stacijā Nr. 6 unikālās spuldzes priekšā ir uzstādīta tīmekļa kamera, tāpēc spuldzi var redzēt internetā. Kā tas bija iespējams?

Ir zināms, ka galvenā spuldzes izdegšanas virsma ir pakāpeniska volframa kvēldiega nodilšana. Šis pavediens tiek uzkarsēts gandrīz līdz volframa kušanas temperatūrai (3300 ° C), pretējā gadījumā jūs nesaņemsit intensīvu gaismas plūsmu. Šajā temperatūrā volframa atomi kristāla režģī intensīvi vibrē, un daži no tiem izdalās un nonāk kosmosā, nostādoties uz kolbas sienām. Pakāpeniski pavediens kļūst plānāks, un plānākajā vietā temperatūra pārsniedz kušanas temperatūru, pavediens izdeg.

Acīmredzot, lai palielinātu spuldzes kalpošanas laiku, ir jāinstalē biezāka vītne. Bet tajā pašā laikā, lai saglabātu pavediena pretestību, ir nepieciešams palielināt tā garumu. Divkāršs pavediena diametra palielinājums noved pie volframa masas palielināšanās 8 reizes. Un volframs ir dārgs metāls, tāpēc pašreizējie spuldžu ražotāji cenšas to ietaupīt.

Bet lampu nodilumam ir vēl viens iemesls, par kuru gandrīz neviens nezina. Fakts ir tāds, ka plāns kolbas stikls sakarsētā stāvoklī iziet gāzi. Ir tabulas dažādiem stikliem un dažādām gāzēm dažādās temperatūrās. Piemēram, 1 cm2 stikla virsmas ar biezumu 1 mm uz 1 s un ar spiediena starpību 1 mm Hg. 600 ° C temperatūrā (galvenā gaisa daļa) iziet caur 6,5 * 10 slāpekļa (-12) grādos cm3 slāpekļa.

Aprēķināsim standarta 40 vatu spuldzes spuldzes temperatūru ar spuldzes virsmas laukumu 200 cm2 un volframa kvēldiega virsmas laukumu (aptuveni) 0,3 cm2, t.i. atšķirība ir 660 reizes.

Izmantojot aprēķina metodi saskaņā ar Stfana-Boltzmana likumu un ņemot vērā, ka viss pavediena infrasarkanais starojums silda kolbu (redzamā gaisma nav lielāka par 3%), mēs iegūstam kolbas temperatūru aptuveni 400 ° C (visi var pārliecināties, vai tas tiek darīts, pieskaroties kolbai). kvēlojoša spuldze). Turklāt, ņemot vērā kolbas stikla biezumu 0,5 mm, spiediena starpība 760 mm RT.daļiņa. un laiks ir 1 gads, mēs iegūstam gāzes iekļūšanu lampā apmēram 4-5 cm.

Vairākus gadus, ja kvēldiegs neizdegsies, lukturis piepildīsies ar gāzi, notiks gāzes izlāde un līdz ar to kvēldiega jonu bombardēšana. Tad šis pavediens ātrāk saplīsīs. Tādējādi, lai izveidotu kvēlspuldzi ar ilgu kalpošanas laiku, ir nepieciešams: uzstādīt biezu volframa kvēldiegu, palielināt spuldzes spuldzes virsmas laukumu (šajā gadījumā spuldzes temperatūra kļūs zemāka un samazināties gāzes noplūde), palielināt spuldzes spuldzes stikla biezumu.

Acīmredzot šie nosacījumi tika izpildīti ar ilgstošu lampu. Bet pašreizējie ražotāji nevēlas izpildīt šos nosacījumus, pirmkārt, ekonomisku apsvērumu dēļ (volframs un stikls), un, otrkārt, ražotāji vienkārši nav ieinteresēti atbrīvot “mūžīgās” spuldzes (pretējā gadījumā tās “izdeg”).

Comments

[#1 Sergejs]

Kā norādīts, kvēlspuldzes kalpošanas laiku nosaka karsētā kvēldiega materiāla iztvaikošana. Nepārtraukti degoša lampa (piemēram, uz nolaišanās daudzstāvu ēkā) izdegsies agrāk. Tāpēc vienkāršākais veids, kā palielināt tā kalpošanas laiku, ir samazināt degšanas laiku, t.i.ieslēdziet to tikai nepieciešamības gadījumā, proti, kad kāds atrodas telpā. To var izdarīt, izmantojot slēdžus ar kustības sensoriem (bet tikai tad, ja slēdzis nodrošina bez strāvas padevi lampas ķēdē, kas nav raksturīgi visiem modeļiem). Šīs gizmos ir lētas, tās darbojas ilgu laiku, un, ņemot vērā to, ka lampa ne tikai kalpo ilgāk, bet arī tiek taupīta enerģija (galvenokārt uz tām pašām kāpnēm), man šķiet, ka jums vajadzētu nopietni apsvērt to izmantošanu (vai arī citur šajā jomā). mēs esam aiz visas planētas).

[#2 tu]

Pretzinātnisks muļķis. Autore izlaidusi skolas fizikas kursu.

[#3 andy78]

tu Bet vai jūs varat man sniegt sīkāku informāciju par to, kāpēc jūs to ieguvāt? Vēlams ar saviem argumentiem. Un tad visi skolā savulaik mācīja fiziku un vienkārši atsaukties uz faktu, ka kāds tur kaut ko nemācījās, nekonkretizējot faktus, kaut kā nav ļoti skaisti. Kopumā mēs gaidām normālu komentāru.

[#4]

Ja lukturim tiek piegādāts zemspriegums, tā kalpošanas laiks var palielināties simtiem reižu.

[#5]

Es atbildu uz jautājumu. Šim rakstam nav savienojumu:

1) Rakstā teikts, ka ... Acīmredzot, lai palielinātu spuldzes kalpošanas laiku, ir jāinstalē biezāka vītne. Bet tajā pašā laikā, lai saglabātu pavediena pretestību, ir nepieciešams palielināt tā garumu.

Tomēr šajā gadījumā spirāles laukums palielināsies, un saskaņā ar Stefana-Boltzmana likumu, kas minēts šajā rakstā, temperatūra un līdz ar to arī efektivitāte samazināsies.

2) Es neizmēra lampas temperatūru, bet, manuprāt, netika ņemts vērā, ka ne viss infrasarkanais gaisma silda spuldzi (daži pāries).

[#6 MIKADO]

Ir laba filma gan par spuldzēm, gan par kapronu, gan par biotehnoloģijām ... tā stāsta par speciāli izstrādātu ĀRPUS DARBA TEORIJU. Spuldze, televizors, telefons, mikroviļņu krāsns darbojas precīzi garantijas perioda laikā.

[#7]

Kā elektrofiziķis un vintage lampu kolekcionārs es atzīmēju.
PIRMS VISAS - šajā Shelby Mazda lampā pavediens nav volframs, bet pat ogleklis un diezgan resns. Šīs lampas parasti ir izturīgas.

1. Veco spuldžu spuldzes ir gandrīz trīs reizes biezākas nekā mūsdienu; dažu klientu biezums sasniedz 1,2 mm. Konkrēti, šī (Shelby Mazda-Edison) diametrs ir 0,8 - 0,86 mm.
2. Spuldzes diametrs vecajās lampās, neatkarīgi no tā, vai tas ir Mazda-Edison vai Westinghouse, ir daudz lielāks.
3. Spirāle krāsu temperatūrā vizuāli sakarst mazāk nekā mūsdienu lampas un ļoti, ļoti vāji silda spuldzi. To var personīgi pārbaudīt, dodoties uz Maskavas apgaismes muzeju un ar rokām pieskaroties lukturim. Pat 60 vatu lampas temperatūra spuldzes virsmā ir 70-80 grādi ar pilnu slodzi, nekādā gadījumā nav 400.
4. PIRMAIS Mazais noslēpums - spriegums līdz 1956. gadam ASV nebija īpaši labi normalizēts un pārbaudīts, un, kā likums, tas bija zem 125 voltiem, kam šī lampa bija paredzēta.
5. Otrais mazais noslēpums - luktura spuldze tika atlaidināta un kādu laiku turēta šķīdumā, pēc kuras luktura virsma ieguva metālisku nokrāsu - varbūt arī tas ietekmēja.

Un ... pēdējais mazais noslēpums - esmu pārliecināts, ka lampa jau ir nomainīta, bet par to nav ierasts runāt. Identiskas JAUNAS (neizmantotas) lampas iegūšana ASV nav problēma, taču pat nabadzīgs muzejs to var atļauties. Jebkurā gadījumā šis muzejs ar mani konkurē izsolēs tieši par šīm lampām ... ak, es domāju, ka ne velti viņiem ir rezerve un ne viena.
Kam ir interese par ilgmūžīgo lampu - rakstiet :)

[#8]

Neiespējami tiek rakstīts kopā. Autors, kampaņa, ne tikai izlaida fiziku.

[#9 andy78]

Aleksejs, arī jūs uzrakstījāt nepareizi uzrakstītu vārdu, ir pareizi rakstīt “uzrakstīts”. Vai jūs devāties ārā ar autoru?

[#10 Maksims]

Es nesaprotu, kā autors aprēķināja ...

"...Divkāršs kvēldiega diametra palielinājums noved pie volframa masas palielināšanās 8 reizes ... "

pavediens būtībā ir cilindrs, kura tilpums būs V = PiD ^ 2 * L / 4 (D ir diametrs, L ir garums, Pi ir 3,14159 ...). Vītnes masa ir m = V * p (V ir tilpums, p ir blīvums). Tātad, ja jūs dubultosiet diametru, tad masa palielināsies tikai 4 reizes. Autore izlaida ne tikai fiziku, bet arī matemātiku.

[#11]

Pēc diametra palielināšanas pavediena pretestība samazinājās, bija nepieciešams atgriezt iepriekšējo pretestību, viņi to panāca, palielinot garumu uz pusi. 4 * 2 = 8

[#12]

Kopš 2013. gada novembra tieši tā pati spuldze (no tās pašas partijas) tika eksponēta muzeja "Maskavas gaismiņas" ekspozīcijā "Vēsturiskās un neparastās spuldzes" ir 4. zāle, vitrīna Nr. 2. Jūs varat lūgt ceļvedi ieslēgt gaismas.

[#13]

Es uzmanīgi izlasīju rakstu, es nolēmu šeit uzrakstīt savus komentārus. Nav nekas mūžīgs! Pat mūsu saule izies rīt, kad būs sadegusi visa H2 degviela (ūdeņradis). Viss mainās un mirst Kosmosā un dabā. Secinājums: nav iespējams izveidot pastāvīgas kustības mašīnu, pamatojoties uz fizikas likumu "par enerģijas taupīšanu", nav iespējams izveidot mūžīgu spuldzi. Es piekrītu vienam, ka jūs varat pagarināt spuldzes kalpošanas laiku līdz 5000 stundām, taču šādas spuldzes cena palielinās eksponenciāli. Tādēļ šī lampa nav izdevīga ražotājam, bet patērētājam - dārga. Starp citu: vakar es apskatīju YouTube videoklipu ar nosaukumu "Spuldzes efekts", un tajā tika pieminēta šī mūžīgā gaisma, kas kopš 1901. gada tiek degta Ugunsdzēsības depo. Ir videokamera, kas vērsta uz šo spuldzi. PS: Paldies šī raksta autoram par padomiem, kā šodien izvēlēties veikalā kvalitatīvu kvēlspuldzi. Man patika.

[#14 Vladimirs Kornienko]

Iepriekšējā gadsimtā (piemēram, Lodygin) viņš parādīja lampu ar ogļu pavedieniem, kas nepārtraukti darbojās 15 gadus. Bet mūsdienu lampās ilgu laiku nav vakuuma, tā vietā - ksenons, kriptons, dažreiz hēlijs vai ūdeņradis.