Por que a existência de uma lâmpada eterna não é possível

Na cidade de Livermore (Califórnia, EUA), há uma lâmpada única, que foi aparafusada em 1901 e desde então está acesa sem interrupção. Este é um registro absoluto que entrou no Guinness Book of Records. Uma webcam é instalada em frente a uma lâmpada exclusiva no Fire Station No. 6, para que a lâmpada possa ser vista na Internet. Como isso foi possível?

Sabe-se que a face principal da queima da lâmpada é o desgaste gradual de um filamento de tungstênio. Este filamento é aquecido quase até o ponto de fusão do tungstênio (3300 ° C), caso contrário você não receberá um fluxo intenso de luz. A essa temperatura, os átomos de tungstênio na treliça de cristal vibram intensamente e alguns deles se soltam e vão para o espaço, depositando-se nas paredes do balão. Gradualmente, a linha fica mais fina e, no ponto mais fino, a temperatura vai além do ponto de fusão, a linha queima.

Obviamente, para aumentar a vida útil da lâmpada, é necessário instalar uma rosca mais grossa. Mas, ao mesmo tempo, para manter a resistência da rosca, é necessário aumentar seu comprimento. Um aumento de duas vezes no diâmetro do fio leva a um aumento de 8 vezes na massa de tungstênio. E o tungstênio é um metal caro, por isso os atuais fabricantes de lâmpadas estão tentando salvá-lo.

Mas há outra razão para o desgaste da lâmpada, da qual quase ninguém sabe. O fato é que o copo fino de um balão em estado aquecido passa gás. Existem mesas para diferentes copos e diferentes gases em diferentes temperaturas. Por exemplo, 1 cm2 de uma superfície de vidro com uma espessura de 1 mm por 1 se com uma diferença de pressão de 1 mm Hg. passa 6,5 ​​* 10 in (-12) graus cm3 de nitrogênio a uma temperatura de 600 ° С (a parte principal do ar).

Vamos calcular a temperatura da lâmpada de uma lâmpada padrão de 40 watts com uma superfície de 200 cm2 e uma superfície de filamento de tungstênio de (aproximadamente) 0,3 cm2, ou seja, a diferença é 660 vezes.

Usando o método de cálculo de acordo com a lei Stfan-Boltzmann e levando em consideração que toda a radiação infravermelha do filamento aquece o balão (a luz visível não é superior a 3%), obtemos a temperatura do balão de cerca de 400 ° C (todos podem ter certeza de que isso é verdade ao tocar no balão lâmpada incandescente). Além disso, considerando a espessura do vidro do balão de 0,5 mm, a diferença de pressão é de 760 mm RT. e o tempo é de 1 ano, obtemos a penetração de gás na lâmpada de cerca de 4-5 cm.

Por vários anos, se o filamento não queimar, a lâmpada se encherá de gás, ocorrerá uma descarga de gás e, com ela, o bombardeio de íons do filamento. Em seguida, esse segmento diminuirá mais rapidamente. Assim, para criar uma lâmpada incandescente com uma longa vida útil, é necessário: instalar um filamento de tungstênio grosso, aumentar a área da lâmpada (neste caso, a temperatura da lâmpada diminuirá e o vazamento de gás diminuirá), aumentar a espessura do vidro da lâmpada.

Obviamente, essas condições foram cumpridas em uma lâmpada de vida longa. Mas os fabricantes atuais não desejam atender a essas condições, primeiro por razões de economia (tungstênio e vidro) e, segundo, os fabricantes simplesmente não estão interessados ​​em liberar lâmpadas “eternas” (caso contrário, elas “queimarão”).

Comments

[#1 Sergey]

Como observado, a vida útil de uma lâmpada incandescente é determinada pela evaporação do material do filamento aquecido. Uma lâmpada que queima continuamente (por exemplo, em um patamar em um prédio) se acenderá mais cedo. Portanto, a maneira mais fácil de aumentar sua vida útil é reduzir o tempo de gravação, ou seja,ligue-o somente quando necessário, ou seja, quando alguém estiver na sala. Isso pode ser feito usando disjuntores com sensores de movimento (mas apenas se o interruptor fornecer uma fonte de corrente sem choque ao circuito da lâmpada, o que não é típico para todos os modelos). Esses aparelhos são baratos, funcionam por muito tempo e, como a lâmpada não apenas dura mais, mas também economiza energia (principalmente nas mesmas escadas), parece-me que você deveria considerar seriamente usá-los (ou então nesta área estamos atrás de todo o planeta).

[#2 você]

Besteira anti-científica. O autor pulou um curso de física escolar.

[#3 andy78]

você Mas você pode me dar mais detalhes sobre por que você conseguiu isso? De preferência com seus argumentos. E então todos na escola uma vez ensinaram física e simplesmente se referem ao fato de que alguém que não aprendeu algo sem concretizar os fatos de alguma forma não é muito bonito. Em geral, estamos aguardando um comentário normal.

[#4]

Se a lâmpada for fornecida com baixa tensão, sua vida útil poderá aumentar centenas de vezes.

[#5]

Eu respondo a pergunta. Este artigo não possui conexões:

1) O artigo diz que ... Obviamente, para aumentar a vida útil da lâmpada, é necessário instalar uma rosca mais grossa. Mas, ao mesmo tempo, para manter a resistência da rosca, é necessário aumentar seu comprimento.

No entanto, nesse caso, a área da espiral aumentará e, de acordo com a lei de Stefan-Boltzmann mencionada neste artigo, a temperatura e, portanto, a eficiência diminuirão.

2) Não medi a temperatura da lâmpada, mas, na minha opinião, não foi levado em consideração que nem toda luz infravermelha aquece a lâmpada (algumas passarão).

[#6 MIKADO]

Há um bom filme sobre lâmpadas, e sobre kapron, e sobre biotecnologia ... ele fala sobre uma TEORIA AO AR LIVRE especialmente desenvolvida. A lâmpada, TV, telefone e forno de microondas funcionam exatamente no período do período de garantia.

[#7]

Como eletrofísico e colecionador de luminárias vintage, noto.
ANTES DE TUDO - nesta lâmpada Shelby Mazda o fio não é de tungstênio, mas mesmo de carbono e bastante gordo. Essas lâmpadas são geralmente tenazes.

1. As lâmpadas antigas são quase três vezes mais espessas do que as modernas; a espessura de alguns clientes chega a 1,2 mm. Especificamente, este (Shelby Mazda-Edison) tem 0,8 - 0,86 mm.
2. O diâmetro da lâmpada em lâmpadas antigas, seja Mazda-Edison ou Westinghouse, é muito maior.
3. A espiral aquece muito menos visualmente pela temperatura da cor do que as lâmpadas modernas e aquece a lâmpada muito, muito fracamente.Você pode verificar isso pessoalmente indo ao Museu das Luzes de Moscou e tocando a lâmpada com as mãos. Até a temperatura de uma lâmpada de 60 watts na superfície da lâmpada é de 70 a 80 graus em carga máxima, de modo algum 400.
4. PRIMEIRO Pouco segredo - a tensão até 1956 nos EUA não era muito bem classificada e testada e, como regra geral, estava abaixo de 125 volts, para a qual esta lâmpada foi projetada.
5. SEGUNDO segredinho - a lâmpada da lâmpada foi temperada e mantida em solução por algum tempo, após o qual a superfície da lâmpada ficou com uma sombra metálica - talvez isso também tenha afetado.

E ... o último pequeno segredo - tenho certeza de que a lâmpada já foi trocada, mas não é habitual falar sobre isso. Obter uma lâmpada NEW (não usada) idêntica nos EUA não é um problema, mas mesmo um museu ruim pode pagar. De qualquer forma, este museu concorre comigo em leilões precisamente por essas lâmpadas ... oh, acho que não em vão, elas têm uma reserva e não uma.
Quem está curioso sobre a lâmpada de longa duração - escreva :)

[#8]

Impossível é escrito juntos. O autor, campanha, não apenas pulou a física.

[#9 andy78]

Alexey, você também escreveu uma palavra com erro de ortografia, é correto escrever "ortografia". Você saiu com o autor?

[#10 Maxim]

Não entendo como o autor calculou ...

"...Um aumento duplo no diâmetro do filamento leva a um aumento de 8 vezes na massa de tungstênio ... "

a rosca é essencialmente um cilindro, cujo volume será V = PiD ^ 2 * L / 4 (D é o diâmetro, L é o comprimento, Pi é 3,14159 ...). A massa da rosca é m = V * p (V é o volume, p é a densidade). Então, se você dobrar o diâmetro, a massa aumentará apenas 4 vezes. O autor pulou não apenas a física, mas também a matemática.

[#11]

Depois de aumentar o diâmetro, a resistência do fio diminuiu, foi necessário retornar a resistência anterior, eles conseguiram isso aumentando o comprimento pela metade. 4 * 2 = 8

[#12]

Desde novembro de 2013, a mesma lâmpada exata (do mesmo lote) foi exibida na exposição "Lâmpadas históricas e incomuns" do museu "Moscow Lights", este é o 4º salão, vitrine nº 2. Você pode pedir ao guia para acender as luzes.

[#13]

Li atentamente o artigo, decidi escrever seus comentários aqui. Não há nada eterno! Até o Sol sairá amanhã, após a combustão de todo o combustível H2 (hidrogênio). Tudo muda e morre no Cosmos e na natureza. Conclusão: não é possível criar uma máquina de movimento perpétuo, baseada na lei da física "sobre conservação de energia", não é possível criar uma lâmpada eterna. Concordo que você pode prolongar a vida útil da lâmpada em até 5000 horas, mas o preço dessa lâmpada aumenta exponencialmente. Portanto, esta lâmpada não é benéfica para o fabricante e uma lâmpada cara para o consumidor. A propósito: ontem vi o vídeo do YouTube chamado "O efeito de uma lâmpada" e ele mencionou essa luz eterna, que está acesa desde 1901 no quartel de bombeiros. Há uma câmera de vídeo voltada para esta lâmpada. PS: Agradecemos ao autor deste artigo pelas dicas sobre como escolher uma lâmpada incandescente de qualidade ao comprar hoje em uma loja. Eu gostei

[#14 Vladimir Kornienko]

No século anterior (como Lodygin), ele mostrou uma lâmpada com fio de carvão, que trabalhou por 15 anos continuamente. Mas nas lâmpadas modernas não há vácuo por muito tempo, em vez dele - xenônio, criptônio, às vezes hélio ou hidrogênio.