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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”).
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