Jak se dělá světlo (2) - žárovky
Když došlo v 19. století k masovému využití elektrické energie, byl to další velký krok na cestě naší civilizace ke světlu. Už první experimentátoři si všimli takových jevů jako žhavení drátu, kterým protéká elektrický proud. Odtud to byl už jen krok ke klasické žárovce.
První žárovky tvořil tenký drát, uzavřený ve vakuové baňce.
Jak udělá žárovka světlo?
K tomu je nejdřív potřeba, aby se vodičem pohybovaly elektrické náboje. Při jejich pohybu se část energie mění na teplo. A funguje to opravdu dobře, tak dobře, že může být drát tak horký, že začne žhnout. Při vysoké teplotě se pak jeho atomy nacházejí v energeticky nabuzeném stavu, odevzdávají své elektrony nebo je zase přijímají z okolí. Tento proces je spojen s vyzařováním odpadní energie. Logicky je pak světlo žárovky tím energetičtější, čím je drát teplejší.
Důležitou roli hraje v žárovce vakuace (nebo ochranná atmosféra). Hlavně v ní nesmí být přítomen kyslík. Materiál drátu (kov) se totiž při vysoké teplotě velice rád s tímto agresivním prvkem žení - oxiduje.
První žárovky byly vakuované - a to z jednoho jednoduchého důvodu. Tehdy ještě neexistovaly způsoby, jak vyrobit čisté inertní plyny.
Jejich vlákna byla z uhlíku, přesněji z grafitu, jeho vodivé krystalové modifikace.
Krystalickou strukturounebo modifikací rozumíme konkrétní způsob rozmístění atomů v krystalu. |
Je jen logické, že jsou uhlíková vlákna velice citlivá k mechanickým vlivům. Často a brzy se přepalují, nahradila je proto brzy vlákna čistě kovová.
OSmium-wolfRAM
Ukázalo se, že se k výrobě žárovek dobře hodí osmium a wolfram, dva kovy s velmi vysokou teplotou tání. Jejich použití dovolilo využití vyšších teplot a tedy i vyšší svítivost žárovky.
Teplota tání je mimochodem tak vysoká, že je roztavení a tažení drátu nepraktické. Vlákno se daleko lépe vyrábí lisováním z kovového prášku.
Dalším vylepšením žárovky bylo zavedení ochranné atmosféry. Při hodně vysokých teplotách totiž sice nedochází k roztavení wolframového nebo osmiového vlákna, přesto ale díky této teplotě degraduje. Z jeho povrchu se vypařují molekuly kovu. Usazují se na vnitřním povrchu skleněné baňky. Postupně se tak mění také barva světla, zdá se žlutější a lampa, jak se zdá, méně září. Kovový drát má nakonec příliš malý průměr a přepálí se.
Sublimaci kovu při vysokých teplotách je tedy nutno něčím zamezit. Používá se k tomu pokud možno co nejtěžší prvek, který se dá napustit do baňky ve formě plynu.
Čím těžší molekuly, tím lépe plní svou funkci. Zároveň se musí jednat o prvek, který nereaguje s wolframem (nebo jiným kovem vlákna). V praxi se používá krypton.
Kryptonje bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, nereaktivní, téměř inertní. Chemické sloučeniny tvoří pouze vzácně s fluorem a kyslíkem, všechny jsou velmi nestálé a jsou mimořádně silnými oxidačními činidly. |
Kryptonové žárovky používají ještě jiný trik. Pomocí určitých pigmentů, nanesených na vnitřní povrch skleněné baňky, mění část vyzařovaných fotonů vlnovou délku. Původní fotony, které byly UV zářením, se tak mění na fotony s vlnovou délkou ve viditelné části spektra. Zvyšuje se tak svítivost žárovky.
Pokud tedy doma máte kryptonovou žárovku s bílým vnitřním povrchem, není to kvůli tomu, aby vydávala příjemné rozptýlené světlo - ale zvyšuje se tím její svítivost.
Existuje ale také ještě další vylepšení. Do žárovek se plní plyn, který vlákno nejen že nepoškodí, ale také ho rovnou opraví.
Halogenové žárovky
To umí halogeny - v žárovkách se používá jod. Při teplotách vyšších než 500 °C tvoří se sublimovanými atomy wolframu jodid.
W + 2 I2 -> WI4 + energie
Molekula jodidu, která se srazí s wolframovým drátem, se při vysoké teplotě zase rozpadne. Jód se uvolní a wolfram zůstane na povrchu drátu, ze kterého předtím vysublimoval.
Sympaticky se tak zamezí nejen degradaci vodivého drátu, ale také snižování jasu žárovky v průběhu jejího aktivního života.
Naši předkové by nám dnešní žárovky jistě záviděli.
align="justify"
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů (4) - klamání tělem a přibarvování reality
Poslední část malého blogového seriálu o tom, proč jsou vlastně horniny barevné a proč je zbarvení minerálů podobné chování třídy plné dětí.
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů (3) - co nutí děti zlobit?
Když rozebereme případ dětí z úplně zlobivé třídy (idiochromatismus - název si můžete zapamatovat podle toho, že se z takových dětí člověk musí zbláznit), zjistíme, že mají ke zlobení (a minerály k zabarvení) jen několik důvodů.
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů (2) - proč jsou vlastně děti zlobivé?
V tomto díle blogového seriálu o barvě minerálů se dozvíte, kdo nebo co způsobuje tzv. alochromatismus, idiochromatismus a pseudochromatismus. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Co způsobuje barvu minerálů a hornin? (1)
Zamysleli jste se někdy nad tím, odkud berou minerály a horniny svou barvu? Vysvětlení barvy minerálů se dá překvapivě vysvětlit dynamikou žáků ve školní třídě. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Proč nevidíme cizí civilizace - vysvětlení geologa (2)
Ze svých zkušeností s vývojem života na Zemi odhadujeme možnosti vývoje na cizích planetách. Jednotlivé specifikace planet z pohledu geologa. Kde se může život vyvíjet nejrychleji? (délka blogu 4 min.)
Další články autora |
Atentát na Fica. Slovenského premiéra postřelili
Slovenského premiéra Roberta Fica ve středu postřelili. K incidentu došlo v obci Handlová před...
Fico je po operaci při vědomí. Ministr vnitra mluví o občanské válce
Slovenský premiér Robert Fico, který byl terčem atentátu, je po operaci při vědomí. S odkazem na...
Fica čekají nejtěžší hodiny, od smrti ho dělily centimetry, řekl Pellegrini
Zdravotní stav slovenského premiéra Roberta Fica je stabilizovaný, ale nadále vážný, řekl po...
Pozdrav z lůžka. Expert Antoš posílá po srážce s autem palec nahoru
Hokejový expert České televize Milan Antoš, kterého v neděli na cestě z O2 areny srazilo auto, se...
Putinova časovaná bomba. Kadyrov umírá, rozjíždí se krvavý boj o trůny
Premium Ramzan Kadyrov ještě dýchá, v Čečensku se však už začíná hledat jeho nástupce. Naznačují to i...
Ukrajina zničila ruskou minolovku, drony poškodila rafinerii ve Slavjansku
Sledujeme online Zničili jsme minolovku ruské černomořské flotily, ohlásili v sobotu večer ukrajinští námořníci. V...
Malostranský zápisník: Chcimír, nebo mírotvorce? Kdo spolkl ropuchu?
Premium Nechceme slevu zadarmo – a při hlasování o skvělém migračním paktu se statečně zdržíme! ODS už...
Babiš s ruskou vlajkou byl trefný, míní Lipavský. Jitří to společnost, řekl Bžoch
Ministr zahraničí Jan Lipavský (Piráti) považuje kampaň, ve které byl zparodován vizuál hnutí ANO,...
Řidičku překvapila mokrá silnice, dodávka skončila po nehodě na střeše
Mokrá silnice zřejmě překvapila řidičku Škody Fabie, která způsobila v neděli dopoledne nehodu obce...
Prodej rodinného domu v obci Olešnice v Orlických horách
Olešnice v Orlických horách, okres Rychnov nad Kněžnou
2 199 000 Kč
- Počet článků 976
- Celková karma 19,37
- Průměrná čtenost 1320x