Вечная лампа из Ливермора

0

В одном из пожарных отделений Ливермора (Калифорния, США) с 1901 г. работает самая старая лампочка в мире, выполняющая техническую подсветку. 4-ваттная лампа ручной работы называется «Столетней» и даже имеет свой сайт, зайдя на который, любой пользователь Интернета может следить за ней через веб-камеру – свежий снимок устройство делает каждые 10 секунд.

Секрет долговечности лампы, которая занесена в Книгу рекордов Гиннеса как самая старая из работающих, — в том, что её практически никогда не выключали. По всей вероятности, лампочка была установлена в середине июня 1901 г., а выключалась всего на 22 минуты в 1976 г., когда её перевели на другой объект из соображений безопасности. К слову, почетный эскорт при перевозке лампочки возглавлял капитан пожарной части; в транспортировке также участвовали другие сотрудники подразделения и полицейские.

Детище конкурента Эдисона

Примечательно, что лампочка была изготовлена компанией ShelbyElectricCo не по чертежам изобретателя Томаса Эдисона, а в соответствии с работой его главного конкурента — Адольфа Шайе. В качестве элемента накаливания в устройстве служит угольная нить, а стеклянный корпус выдут вручную. Дебора Катц, профессор физики из американской Naval Academy (Индианаполис) для объяснения секрета безотказности лампы приводит результаты исследования винтажных ламп производства ShelbyElectric. Принципиальными отличиями изделий, выпускаемых в те годы, была, во-первых, толщина нити накаливания (она в 8 раз толще, чем у современных ламп), и использование в качестве неё полупроводника, вероятнее всего, на основе углерода. Отметим, что когда в лампах накаливания, производимых сегодня, перегревается светонесущая спираль, она перестает проводить электричество, в то время как изделия от ShelbyElectric горели тем сильнее, чем больше нагревались нити накаливания. Таким образом, отсутствие циклов включения-выключения и бесперебойная работа стали основными причинами долгожительства лампочки в пожарной части Ливермора.

В мире известны и другие лампы-долгожители. Так, в изданной 1970 г. книге рекордов Гиннеса упоминалась работающая лампа в магазине Нью-Йорка, изготовленная в 1912 г. В настоящий момент судьба ее, правда, неизвестна. А вот за Ливерморской лампочкой наблюдает целый общественный комитет, который так и называется — Livermore Lightbulb Centennial Committee (Ливерморский комитет Столетней лампочки). В планах комитета — и дальше поддерживать работу лампы как можно дольше.

Чтобы производители не «перегорели»

Вечная лампа

Возможен ли был массовый выпуск таких ламп, как ливерморская? Известно, что основной причиной перегорания лампочек является постепенный износ вольфрамовой нити. Эта нить нагревается почти до температуры плавления вольфрама (3.300 градусов Цельсия), иначе не получить интенсивный световой поток. При такой температуре атомы вольфрама в кристаллической решетке интенсивно колеблются и некоторые из них отрываются и уходят в пространство, оседая на стенках колбы. Постепенно нить истончается, и в самом тонком месте температура переходит рубеж плавления, и тогда нить перегорает. Очевидно, что для повышения срока службы лампочки необходимо устанавливать более толстую нить. Но при этом для сохранения сопротивления нити нужно увеличивать ее длину. Увеличение диаметра нити в два раза приводит к увеличению массы вольфрама в 8 раз. А вольфрам — дорогой металл, поэтому нынешние производители лампочек стараются его экономить.

Но есть еще одна причина износа ламп, о которой почти никто не знает. Дело в том, что тонкое стекло колбы в нагретом состоянии пропускает газ. Имеются таблицы для различных стекол и различных газов при различных температурах. Например, 1 кв. см поверхности стекла толщиной 1 мм за 1 с и при разности давлений в 1 мм рт.ст. пропускает при температуре 600 градусов С 6,5х10 в -12 степени куб. см азота (основной части воздуха). Рассчитаем температуру колбы стандартней 40-ватной лампочки, у которой площадь поверхности колбы 200 кв. см, а площадь поверхности вольфрамовой нити (ориентировочно) 0,3 кв. см, т.е. разница в 660 раз. Используя методику расчетов по закону Стефана-Больцмана и учитывая, что все инфракрасное излучение нити греет колбу (видимый свет составляет не более 3 процентов), получаем температуру колбы порядка 400 градусов С (в том, что это так, каждый может убедиться, прикоснувшись к колбе светящейся лампочки). Далее, приняв толщину стекла колбы 0,5 мм, разность давлений 760 мм рт.ст. и время 1 год, получим проникновение газа в лампу порядка 4-5 см.

За несколько лет, если не перегорит нить накала, лампа заполнится газом, возникнет газовый разряд, а вместе с ним ионная бомбардировка нити накала. Тогда эта нить будет истончаться быстрее. Таким образом, чтобы создать лампу накаливания с большим сроком службы необходимо: установить толстую вольфрамовую нить, увеличить площадь поверхности колбы лампы (при этом температура колбы станет ниже и просачивание газа уменьшается), увеличить толщину стекла колбы лампы. Очевидно, эти условия и были выполнены в лампе-долгожительнице. А нынешние производители эти условия выполнять не хотят, во-первых, из соображений экономии (вольфрама и стекла), во-вторых, производителям просто не интересно выпускать «вечные» лампочки — иначе промышленники «перегорят» сами.

По материалам masterok.livejournal.com

Поделиться.

Комментарии закрыты