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Warum die Existenz einer ewigen Glühbirne nicht möglich ist
In der Stadt Livermore (Kalifornien, USA) gibt es eine einzigartige Glühbirne, die 1901 eingeschraubt wurde und seitdem ohne Unterbrechung eingeschaltet ist. Dies ist ein absoluter Rekord, der trat in das Guinness-Buch der Rekorde ein. In der Feuerwache Nr. 6 ist eine Webcam vor einer einzigartigen Glühbirne installiert, sodass die Glühbirne im Internet sichtbar ist. Wie war das möglich?
Es ist bekannt, dass die Hauptfläche des Ausbrennens der Glühbirne der allmähliche Verschleiß eines Wolframfadens ist. Dieses Filament wird fast bis zum Schmelzpunkt von Wolfram (3300 ° C) erhitzt, da Sie sonst keinen intensiven Lichtfluss erhalten. Bei dieser Temperatur schwingen die Wolframatome im Kristallgitter intensiv und einige von ihnen lösen sich und gehen in den Weltraum und setzen sich an den Wänden des Kolbens ab. Allmählich wird der Faden dünner und an der dünnsten Stelle geht die Temperatur über den Schmelzpunkt hinaus, der Faden brennt aus.
Um die Lebensdauer der Glühlampe zu verlängern, muss natürlich ein dickeres Gewinde installiert werden. Gleichzeitig ist es jedoch erforderlich, die Länge des Gewindes zu erhöhen, um den Widerstand des Gewindes aufrechtzuerhalten. Eine zweifache Vergrößerung des Filamentdurchmessers führt zu einer 8-fachen Vergrößerung der Wolframmasse. Und Wolfram ist ein teures Metall, daher versuchen die derzeitigen Hersteller von Glühbirnen, es zu retten.
Aber es gibt noch einen anderen Grund für Lampenverschleiß, von dem fast niemand etwas weiß. Tatsache ist, dass dünnes Glas eines Kolbens in erhitztem Zustand Gas durchlässt. Es gibt Tabellen für verschiedene Gläser und verschiedene Gase bei verschiedenen Temperaturen. Zum Beispiel 1 cm2 einer Glasoberfläche mit einer Dicke von 1 mm für 1 s und einer Druckdifferenz von 1 mm Hg. lässt 6,5 * 10 Zoll (-12) Grad cm3 Stickstoff bei einer Temperatur von 600 ° C (der Hauptteil der Luft) durch.
Berechnen wir die Lampentemperatur einer Standard-40-Watt-Lampe mit einer Lampenoberfläche von 200 cm2 und einer Wolframfilamentoberfläche von (ungefähr) 0,3 cm2, d.h. Der Unterschied beträgt 660 mal.
Unter Verwendung der Berechnungsmethode nach dem Stfan-Boltzmann-Gesetz und unter Berücksichtigung, dass die gesamte Infrarotstrahlung des Fadens den Kolben erwärmt (sichtbares Licht beträgt nicht mehr als 3%), erhalten wir die Temperatur des Kolbens von etwa 400 ° C (jeder kann sicherstellen, dass dies durch Berühren des Kolbens erfolgt leuchtende Glühbirne). Bei einer Glasdicke des Kolbenkolbens von 0,5 mm beträgt die Druckdifferenz 760 mm RT. und die Zeit ist 1 Jahr, wir bekommen das Eindringen von Gas in die Lampe ca. 4-5 cm.
Wenn das Filament mehrere Jahre lang nicht ausbrennt, füllt sich die Lampe mit Gas, es kommt zu einer Gasentladung und damit zum Ionenbeschuss des Filaments. Dann wird dieser Faden schneller dünner. Um eine Glühlampe mit langer Lebensdauer zu erzeugen, ist es daher erforderlich: Um einen dicken Wolframfaden zu installieren, vergrößern Sie die Oberfläche der Lampenlampe (in diesem Fall wird die Lampentemperatur niedriger und die Gasleckage nimmt ab), erhöhen Sie die Glasdicke der Lampenlampe.
Offensichtlich wurden diese Bedingungen in einer langlebigen Lampe erfüllt. Die derzeitigen Hersteller wollen diese Bedingungen jedoch erstens aus wirtschaftlichen Gründen (Wolfram und Glas) nicht erfüllen, und zweitens sind die Hersteller einfach nicht daran interessiert, „ewige“ Glühbirnen freizugeben (sonst „brennen“ sie aus).
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