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).

Comments

[#1 Sergey]

Wie bereits erwähnt, wird die Lebensdauer einer Glühlampe durch die Verdampfung des erhitzten Filamentmaterials bestimmt. Eine kontinuierlich brennende Lampe (z. B. auf einem Treppenabsatz in einem Hochhaus) brennt früher aus. Daher besteht der einfachste Weg, die Lebensdauer zu erhöhen, darin, die Brenndauer zu verringern, d.h.Schalten Sie es nur bei Bedarf ein, wenn sich jemand im Raum befindet. Dies kann mit Leistungsschaltern mit Bewegungssensoren erfolgen (jedoch nur, wenn der Schalter den Lampenstromkreis stoßfrei mit Strom versorgt, was nicht für alle Modelle typisch ist). Diese Gizmos sind kostengünstig, sie funktionieren lange und da die Lampe nicht nur länger hält, sondern auch Energie gespart wird (hauptsächlich auf derselben Treppe), sollten Sie ernsthaft darüber nachdenken, sie (oder auch in diesem Bereich) zu verwenden wir sind hinter dem gesamten Planeten).

[#2 du]

Anti-wissenschaftlicher Bullshit. Der Autor hat einen Schulphysikkurs übersprungen.

[#3 andy78]

du Aber können Sie mir mehr Details darüber geben, warum Sie das bekommen haben? Am besten mit Ihren Argumenten. Und dann haben alle an der Schule einmal Physik unterrichtet und sich einfach darauf zu beziehen, dass jemand dort etwas nicht gelernt hat, ohne die Fakten zu konkretisieren, ist irgendwie nicht sehr schön. Im Allgemeinen warten wir auf einen normalen Kommentar.

[#4]

Wenn die Lampe mit Niederspannung versorgt wird, kann sich ihre Lebensdauer um das Hundertfache erhöhen.

[#5]

Ich beantworte die Frage. Dieser Artikel hat keine Verbindungen:

1) Der Artikel besagt, dass ... 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.

In diesem Fall nimmt jedoch die Fläche der Spirale zu, und gemäß dem in diesem Artikel erwähnten Stefan-Boltzmann-Gesetz nimmt die Temperatur und damit der Wirkungsgrad ab.

2) Ich habe die Temperatur der Lampe nicht gemessen, aber meiner Meinung nach wurde nicht berücksichtigt, dass nicht alles Infrarotlicht die Glühbirne erwärmt (einige werden passieren).

[#6 MIKADO]

Es gibt einen guten Film über Glühbirnen, über Kapron und über Biotechnologie ... er erzählt von einer speziell entwickelten OUTDOOR-THEORIE. Die Glühbirne, der Fernseher, das Telefon und der Mikrowellenherd arbeiten genau während der Garantiezeit.

[#7]

Als Elektrophysiker und Sammler von Vintage-Lampen stelle ich fest.
VOR ALLEN - in dieser Shelby Mazda Lampe Der Faden ist nicht Wolfram, sondern sogar Kohlenstoff und ziemlich fett. Diese Lampen sind im Allgemeinen hartnäckig.

1. Lampen alter Lampen sind fast dreimal dicker als moderne, die Dicke einiger Kunden erreicht 1,2 mm. Insbesondere hat dieser (Shelby Mazda-Edison) 0,8 - 0,86 mm.
2. Der Durchmesser der Glühbirne in alten Lampen, ob Mazda-Edison oder Westinghouse, ist viel größer.
3. Die Spirale erwärmt sich optisch viel weniger durch die Farbtemperatur als moderne Lampen und erwärmt die Glühbirne sehr, sehr schwach. Sie können dies persönlich überprüfen, indem Sie zum Moskauer Lichtmuseum gehen und die Lampe mit Ihren Händen berühren. Die Temperatur selbst einer 60-Watt-Lampe auf der Oberfläche der Glühbirne beträgt bei Volllast 70-80 Grad, keineswegs 400.
4. ERSTE kleine geheime Spannung bis 1956 in den USA war nicht sehr gut normalisiert und getestet und lag in der Regel unter 125 Volt, für die diese Lampe ausgelegt war.
5. ZWEITES kleines Geheimnis - die Lampe der Lampe wurde getempert und einige Zeit in einer Lösung aufbewahrt, wonach die Oberfläche der Lampe einen metallischen Schirm bekam - möglicherweise war dies auch betroffen.

Und ... das letzte kleine Geheimnis - ich bin sicher, dass die Lampe bereits gewechselt wurde, aber es ist nicht üblich, darüber zu sprechen. Eine identische NEUE (nicht gebrauchte) Lampe in den USA zu bekommen ist kein Problem, aber selbst ein armes Museum kann es sich leisten. Auf jeden Fall konkurriert dieses Museum mit mir auf Auktionen genau um diese Lampen ... oh, ich denke nicht umsonst, sie haben eine Reserve und keine.
Wer ist neugierig auf die langlebige Lampe - schreiben :)

[#8]

Unmöglich ist zusammen geschrieben. Der Autor, Kampagne, übersprang nicht nur die Physik.

[#9 andy78]

AlexeyAuch Sie haben ein falsch geschriebenes Wort geschrieben. Es ist richtig, "buchstabiert" zu schreiben. Bist du mit dem Autor ausgegangen?

[#10 Maxim]

Ich verstehe nicht, wie der Autor berechnet hat ...

"...Eine zweifache Vergrößerung des Gewindedurchmessers führt zu einer 8-fachen Vergrößerung der Wolframmasse ...

Der Faden ist im Wesentlichen ein Zylinder, dessen Volumen V = PiD ^ 2 * L / 4 ist (D ist der Durchmesser, L ist die Länge, Pi ist 3,14159 ...). Die Masse des Fadens ist m = V * p (V ist das Volumen, p ist die Dichte). Wenn Sie also den Durchmesser verdoppeln, erhöht sich die Masse nur um das Vierfache. Der Autor übersprang nicht nur die Physik, sondern auch die Mathematik.

[#11]

Nach Vergrößerung des Durchmessers nahm der Widerstand des Gewindes ab, es war notwendig, den vorherigen Widerstand zurückzugeben, dies wurde durch Erhöhen der Länge um die Hälfte erreicht. 4 * 2 = 8

[#12]

Seit November 2013 wurde in der Ausstellung "Historische und ungewöhnliche Glühbirnen" des Museums "Moscow Lights" genau dieselbe Glühbirne (aus derselben Charge) ausgestellt. Dies ist die 4. Halle, Schaufenster Nr. 2. Sie können den Guide bitten, das Licht einzuschalten.

[#13]

Ich habe den Artikel sorgfältig gelesen und mich entschlossen, Ihre Kommentare hier zu schreiben. Es gibt nichts Ewiges! Sogar unsere Sonne wird morgen nach der Verbrennung des gesamten H2-Kraftstoffs (Wasserstoff) ausgehen. Alles verändert sich und stirbt im Kosmos und in der Natur. Fazit: Es ist nicht möglich, eine Perpetual-Motion-Maschine zu erstellen, basierend auf dem Gesetz der Physik "zur Energieeinsparung", es ist nicht möglich, eine ewige Glühbirne zu erstellen. Ich stimme einem zu, dass Sie die Lebensdauer der Glühbirne auf bis zu 5000 Stunden verlängern können, aber der Preis für eine solche Glühbirne steigt exponentiell an. Daher ist diese Lampe für den Hersteller nicht vorteilhaft und für den Verbraucher eine teure Lampe. Übrigens: Gestern habe ich mir das YouTube-Video "Die Wirkung einer Glühbirne" angesehen und dieses ewige Licht erwähnt, das seit 1901 auf der Feuerwache leuchtet. Auf diese Glühbirne ist eine Videokamera gerichtet. PS: Vielen Dank an den Autor dieses Artikels für Tipps zur Auswahl einer hochwertigen Glühbirne beim heutigen Kauf in einem Geschäft. Mir hat es gefallen.

[#14 Vladimir Kornienko]

Im vorletzten Jahrhundert (wie Lodygin) zeigte er eine Lampe mit Kohlenfaden, die 15 Jahre lang ununterbrochen arbeitete. Aber in modernen Lampen gibt es lange Zeit kein Vakuum mehr - stattdessen - Xenon, Krypton, manchmal Helium oder Wasserstoff.