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Pourquoi l'existence d'une ampoule éternelle n'est pas possible
Dans la ville de Livermore (Californie, États-Unis), il existe une ampoule unique, vissée en 1901 et allumée depuis sans interruption. Ceci est un record absolu est entré dans le Livre Guinness des Records. Une webcam est installée devant une ampoule unique à la caserne des pompiers n ° 6, de sorte que l'ampoule peut être vue sur Internet. Comment était-ce possible?
On sait que la face principale du grillage d'une ampoule est l'usure progressive d'un filament de tungstène. Ce filament est chauffé presque au point de fusion du tungstène (3300 ° C), sinon vous n'obtiendrez pas un flux lumineux intense. À cette température, les atomes de tungstène du réseau cristallin vibrent intensément et certains d'entre eux se détachent et entrent dans l'espace, se déposant sur les parois du ballon. Progressivement, le fil devient plus mince et, à l'endroit le plus mince, la température dépasse le point de fusion, le fil brûle.
Évidemment, pour augmenter la durée de vie de l'ampoule, il est nécessaire d'installer un fil plus épais. Mais en même temps, pour maintenir la résistance du fil, il est nécessaire d'augmenter sa longueur. Une double augmentation du diamètre du filament entraîne une augmentation de la masse de tungstène de 8 fois. Et le tungstène est un métal coûteux, donc les fabricants d'ampoules actuelles essaient de le sauver.
Mais il y a une autre raison à l'usure des lampes, que presque personne ne connaît. Le fait est que le verre mince d'un ballon à l'état chauffé laisse passer le gaz. Il existe des tableaux pour différents verres et différents gaz à différentes températures. Par exemple, 1 cm2 d'une surface en verre d'une épaisseur de 1 mm pendant 1 s et avec une différence de pression de 1 mm Hg. passe 6,5 * 10 po (-12) degrés cm3 d'azote à une température de 600 ° C (la partie principale de l'air).
Calculons la température de l'ampoule d'une ampoule standard de 40 watts avec une surface de bulbe de 200 cm2 et une surface de filament de tungstène de (environ) 0,3 cm2, soit la différence est de 660 fois.
En utilisant la méthode de calcul selon la loi Stfan-Boltzmann et en tenant compte du fait que tout le rayonnement infrarouge du fil chauffe le ballon (la lumière visible ne dépasse pas 3%), nous obtenons la température du ballon d'environ 400 ° C (chacun peut s'assurer que cela se fait en touchant le ballon ampoule rougeoyante). En outre, en prenant l'épaisseur de verre du ballon ballon 0,5 mm, la différence de pression 760 mm RT.article. et le temps est de 1 an, nous obtenons la pénétration du gaz dans la lampe environ 4-5 cm.
Pendant plusieurs années, si le filament ne brûle pas, la lampe se remplira de gaz, une décharge de gaz se produira et avec elle le bombardement ionique du filament. Ensuite, ce fil s'amincira plus rapidement. Ainsi, pour créer une lampe à incandescence avec une longue durée de vie, il est nécessaire: d'installer un filament de tungstène épais, d'augmenter la surface de l'ampoule de la lampe (tandis que la température de l'ampoule diminue et que les fuites de gaz diminuent), d'augmenter l'épaisseur du verre de l'ampoule de la lampe.
De toute évidence, ces conditions ont été remplies dans une lampe à longue durée de vie. Mais les fabricants actuels ne veulent pas remplir ces conditions, d'une part, pour des raisons d'économie (tungstène et verre), et d'autre part, les fabricants ne sont tout simplement pas intéressés à libérer des ampoules "éternelles" (sinon elles "s'éteindront").
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