¿Por qué no es posible la existencia de una bombilla eterna?

En la ciudad de Livermore (California, EE. UU.) Hay una bombilla única, que se atornilló en 1901 y desde entonces ha estado encendida sin interrupción. Este es un registro absoluto que entró en el Libro Guinness de los Récords. Se instala una cámara web frente a la bombilla única en la estación de bomberos No. 6, por lo que la bombilla se puede ver en Internet. ¿Cómo fue esto posible?

Se sabe que la cara principal del quemado de la bombilla es el desgaste gradual de un filamento de tungsteno. Este filamento se calienta casi hasta el punto de fusión del tungsteno (3300 ° C), de lo contrario no obtendrá un flujo de luz intenso. A esta temperatura, los átomos de tungsteno en la red cristalina vibran intensamente y algunos de ellos salen y se van al espacio, estableciéndose en las paredes del matraz. Poco a poco, el hilo se vuelve más delgado, y en el lugar más delgado la temperatura va más allá del punto de fusión, el hilo se quema.

Obviamente, para aumentar la vida útil de la bombilla, es necesario instalar una rosca más gruesa. Pero al mismo tiempo, para mantener la resistencia del hilo, es necesario aumentar su longitud. Un aumento doble en el diámetro del filamento conduce a un aumento en la masa de tungsteno en 8 veces. Y el tungsteno es un metal caro, por lo que los fabricantes actuales de bombillas están tratando de salvarlo.

Pero hay otra razón para el uso de la lámpara, que casi nadie conoce. El hecho es que el vidrio delgado de un matraz en estado calentado pasa gas. Hay mesas para diferentes vidrios y diferentes gases a diferentes temperaturas. Por ejemplo, 1 cm2 de una superficie de vidrio de 1 mm de espesor en 1 sy con una diferencia de presión de 1 mm Hg. pasa 6.5 * 10 in (-12) grados cm3 de nitrógeno a una temperatura de 600 ° С (la parte principal del aire).

Calculemos la temperatura de la bombilla de una bombilla estándar de 40 vatios con un área de superficie de bulbo de 200 cm2 y un área de superficie de filamento de tungsteno de (aproximadamente) 0.3 cm2, es decir. La diferencia es 660 veces.

Utilizando el método de cálculo de acuerdo con la ley de Stfan-Boltzmann y teniendo en cuenta que toda la radiación infrarroja del filamento calienta el matraz (la luz visible no es superior al 3%), obtenemos una temperatura del matraz de aproximadamente 400 ° C (todos pueden asegurarse de que esto sea cierto tocando el matraz bombilla incandescente). Además, tomando el grosor de vidrio del matraz matraz 0,5 mm, la diferencia de presión 760 mm RT.artículo. y el tiempo es de 1 año, obtenemos la penetración de gas en la lámpara unos 4-5 cm.

Durante varios años, si el filamento no se quema, la lámpara se llenará de gas, se producirá una descarga de gas y, con ello, el bombardeo iónico del filamento. Entonces este hilo se adelgazará más rápido. Por lo tanto, para crear una lámpara incandescente con una larga vida útil, es necesario: instalar un filamento de tungsteno grueso, aumentar el área de superficie de la bombilla de la lámpara (en este caso, la temperatura de la bombilla disminuirá y la fuga de gas disminuirá), aumentar el grosor del vidrio de la lámpara de la bombilla.

Obviamente, estas condiciones se cumplieron en una lámpara de larga vida. Pero los fabricantes actuales no quieren cumplir estas condiciones, en primer lugar, por razones de economía (tungsteno y vidrio), y en segundo lugar, los fabricantes simplemente no están interesados ​​en lanzar bombillas "eternas" (de lo contrario, se "quemarán").

Comments

[#1 Sergey]

Como se señaló, la vida de una lámpara incandescente está determinada por la evaporación del material de filamento calentado. Una lámpara encendida continuamente (por ejemplo, en un rellano en un edificio de gran altura) se apagará antes. Por lo tanto, la forma más fácil de aumentar su vida útil es reducir el tiempo de combustión, es decirenciéndalo solo cuando sea necesario, es decir, cuando haya alguien en la habitación. Esto se puede hacer utilizando interruptores automáticos con sensores de movimiento (pero solo si el interruptor proporciona un suministro de corriente sin descargas eléctricas al circuito de la lámpara, lo cual no es típico en todos los modelos). Estos artilugios son económicos, funcionan durante mucho tiempo, y dado que la lámpara no solo dura más, sino que también ahorra energía (principalmente en las mismas escaleras), me parece que debería considerar seriamente usarlos (o incluso en esta área Estamos detrás de todo el planeta).

[#2 tu]

Mierda anti-científica. El autor se saltó un curso escolar de física.

[#3 andy78]

tu Pero, ¿puedes darme más detalles sobre por qué obtuviste esto? Preferiblemente con tus argumentos. Y luego, todos en la escuela una vez enseñaron física y simplemente se refirieron al hecho de que alguien allí no aprendió algo sin concretar los hechos, de alguna manera no es muy hermoso. En general, estamos esperando un comentario normal.

[#4]

Si la lámpara se suministra con bajo voltaje, su vida útil puede aumentar cientos de veces.

[#5]

Yo respondo la pregunta. Este artículo no tiene conexiones:

1) El artículo dice que ... Obviamente, para aumentar la vida útil de la bombilla es necesario instalar una rosca más gruesa. Pero al mismo tiempo, para mantener la resistencia del hilo, es necesario aumentar su longitud.

Sin embargo, en este caso, el área de la espiral aumentará y, de acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann mencionada en este artículo, la temperatura y, por lo tanto, la eficiencia, disminuirán.

2) No medí la temperatura de la lámpara, pero en mi opinión no se tuvo en cuenta que no toda la luz infrarroja calienta la bombilla (algunas pasarán).

[#6 Mikado]

Hay una buena película sobre bombillas, y sobre kapron, y sobre biotecnología ... cuenta sobre una TEORÍA EXTERIOR especialmente desarrollada. La bombilla, el televisor, el teléfono y el horno microondas funcionan exactamente durante el período de garantía.

[#7]

Como electrofísico y coleccionista de lámparas vintage, observo.
ANTES DE TODO - en esta lámpara Shelby Mazda el hilo no es tungsteno, sino incluso carbono y bastante gordo Estas lámparas son generalmente tenaces.

1. Las bombillas de las lámparas viejas son casi tres veces más gruesas que las modernas, el grosor de algunos clientes alcanza 1.2 mm. Específicamente, este (Shelby Mazda-Edison) tiene 0.8 - 0.86 mm.
2. El diámetro de la bombilla en las lámparas viejas, ya sea Mazda-Edison o Westinghouse, es mucho mayor.
3. La espiral se calienta mucho menos visualmente por la temperatura del color que las lámparas modernas y calienta la bombilla muy, muy débilmente. Puede verificarlo personalmente yendo al Museo de Luces de Moscú y tocando la lámpara con las manos. La temperatura de incluso una lámpara de 60 vatios en la superficie de la bombilla es de 70-80 grados a plena carga, de ninguna manera 400.
4. PRIMERO Pequeño secreto: el voltaje hasta 1956 en los EE. UU. No estaba muy bien normalizado y probado y, por regla general, estaba por debajo de 125 voltios, para lo cual se diseñó esta lámpara.
5. SEGUNDO pequeño secreto: la bombilla de la lámpara fue templada y mantenida en una solución durante un tiempo, después de lo cual la superficie de la lámpara adquirió un tono metálico, tal vez esto también se vio afectado.

Y ... el último pequeño secreto: estoy seguro de que la lámpara ya ha sido cambiada, pero no es costumbre hablar de eso. Obtener una lámpara NUEVA idéntica (no utilizada) en los EE. UU. No es un problema, pero incluso un museo pobre puede permitírselo. En cualquier caso, este museo compite conmigo en las subastas precisamente por estas lámparas ... oh, creo que no en vano, tienen una reserva y no una.
¿Quién tiene curiosidad por la lámpara de larga vida? Escriba :)

[#8]

Imposible está escrito juntos. El autor, campaña, no solo se saltó la física.

[#9 andy78]

Alexey, usted también escribió una palabra mal escrita, es correcto escribir "deletreado". ¿Saliste con el autor?

[#10 Maxim]

No entiendo cómo calculó el autor ...

"...Un aumento doble en el diámetro del hilo conduce a un aumento en la masa de tungsteno en 8 veces ...

el hilo es esencialmente un cilindro, cuyo volumen será V = PiD ^ 2 * L / 4 (D es el diámetro, L es la longitud, Pi es 3.14159 ...). La masa del hilo es m = V * p (V es el volumen, p es la densidad). Entonces, si duplica el diámetro, la masa aumentará solo 4 veces. El autor omitió no solo la física, sino también las matemáticas.

[#11]

Después de aumentar el diámetro, la resistencia del hilo disminuyó, fue necesario devolver la resistencia anterior, lograron esto aumentando la longitud a la mitad. 4 * 2 = 8

[#12]

Desde noviembre de 2013, se expuso exactamente la misma bombilla (del mismo lote) en la exposición "Bombillas históricas e inusuales" del museo "Luces de Moscú", esta es la cuarta sala, vitrina No. 2. Puede pedirle a la guía que encienda las luces.

[#13]

Leí cuidadosamente el artículo, decidí escribir sus comentarios aquí. ¡No hay nada eterno! Incluso nuestro Sol saldrá mañana, después de la combustión de todo el combustible H2 (hidrógeno). Todo cambia y muere en el Cosmos y la naturaleza. Conclusión: no es posible crear una máquina de movimiento perpetuo, basada en la ley de física "sobre conservación de energía", no es posible crear una bombilla eterna. Estoy de acuerdo con uno en que puede extender la vida útil de la bombilla hasta 5000 horas, pero el precio de una bombilla aumenta exponencialmente. Por lo tanto, hacer esta lámpara no es rentable para el fabricante, y una lámpara costosa para el consumidor. Por cierto: ayer miré el video de YouTube llamado "El efecto de una bombilla" y mencionó esta luz eterna, que ha estado encendida desde 1901 en la estación de bomberos. Hay una cámara de video dirigida a esta bombilla. PD: Gracias al autor de este artículo por los consejos para elegir una bombilla incandescente de calidad al comprar en una tienda hoy. Me gustó

[#14 Vladimir Kornienko]

En el siglo anterior (como Lodygin), mostró una lámpara con hilo de carbón, que funcionó durante 15 años continuamente. Pero en las lámparas modernas no hay vacío durante mucho tiempo, en su lugar: xenón, criptón, a veces helio o hidrógeno.