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
Hledání helia v exosférách exoplanet
Kolem hvězd v naší Galaxii krouží velké množství různých planet. Vědci se nyní věnují jejich atmosférám. Nová studie zaznamenala 17 planet s heliovou atmosférou a 40 planet bez ní. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Biologické stopy na exoplanetách
Jak se pozná, že se na cizí a slibně vypadající exoplanetě skutečně nachází život? Exoplanety jsou příliš daleko. Zbývá jen pozorování teleskopy. (délka blogu 4 min.)
Dana Tenzler
Jakou barvu budou mít rostliny na exoplanetách?
Na exoplanetách může mít biosféra jinou barvu než je tomu na Zemi. Vědci našli argumenty pro existenci exoplanet s fialovými rostlinami. Jakou barvu mají rostliny na jiných planetách? (délka blogu 3 min.)
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.
Další články autora |
Královna fetiše rozdráždila Ameriku. Její fotografce se klaní i feministky
Seriál „Nejkrásnější fotografka“ či „nejlepší pin-up fotografka na světě“. Taková čestná přízviska si...
„Krok ke třetí světové.“ Ukrajinci zasáhli klíčovou ruskou radarovou stanici
Ukrajinská armáda zřejmě tento týden zasáhla významnou ruskou radarovou stanici, která je součástí...
Turek: Z Nerudové mi bývá špatně, o hlasy komoušů a progresivistů nestojím
Bývalý automobilový závodník a lídr Přísahy s Motoristy Filip Turek patří mezi černé koně...
Česko explodovalo zlatou hokejovou radostí, fanoušci v Praze kolabovali
Česko v neděli zažilo hokejový svátek. Fanoušci vyrazili sledovat finále mistrovství světa na...
Pavel se zranil na motorce. V nemocnici na pozorování zůstane několik dní
Prezident Petr Pavel se zranil při jízdě na motorce. Zranění nejsou vážná, ale vyžádají si...
ANALÝZA: Válka mezi světem a Izraelem? Proč se po něm šlape a žádají sankce
Premium Od spolupracovnice MF DNES v Izraeli Od Izraele se v probíhajícím konfliktu s Hamásem část světa odvrací. Například zpravodajka OSN...
Byli jsme jen kořist. Získali mě přes nejistoty, vypráví exčlenka Sinčchondži
Premium Před křesťanskou sektou Sinčchondži varují odborníci napříč celou republikou. Jak je možné, že...
Jedoucí auto zasáhl na Plzeňsku blesk, na místo museli přijet hasiči
Málo vídaná situace se v sobotu odpoledne udála na Plzeňsku mezi obcemi Kožlany a Kralovicemi. V...
Potvrzeno, francouzští vojáci povedou výcvik na Ukrajině. Mají dorazit i F-16
Hlavní velitel ukrajinských ozbrojených sil Oleksandr Syrskyj podepsal dokument umožňující...
7 tipů, jak na citlivé zuby v těhotenství
Hladina hormonů v těle se v průběhu těhotenství mění stejně jako chutě a jídelníček. Mnoho těhotných také trápí časté nevolnosti. Následkem toho...
- Počet článků 979
- Celková karma 18,48
- Průměrná čtenost 1286x