Температура - плавление - вольфрам
Cтраница 3
 |
Улучшенная светоотдача и мощность некоторых типовых 1500-мм люминесцентных ламп. [31] |
Однако для этого способа получения света существует предел, описанный в законе Планка для абсолютно черного тела или полного излучателя, согласно которому спектральное распределение излучаемой энергии возрастает с повышением температуры. При температуре примерно 3600 К наблюдается заметное усиление видимого излучения, и длина волны максимальной мощности переходит в видимый диапазон. Эта температура близка к температуре плавления вольфрама, из которого сделана нить накала, так что предельная практическая температура составляет примерно 2700 К, свыше которой испарение нити становится уже чрезмерным. Одним из результатов такого спектрального перехода является то, что большая часть испускаемого излучения выделяется не как свет, а как тепло в инфракрасной области. Таким образом, лампы накаливания могут являться эффективными нагревательными приборами, используемыми для сушки фотоотпечатков, приготовления пищи и в животноводстве. [32]
Принцип действия ламп накаливания основан на преобразовании электрической энергии, подводимой к ее нити, в энергию видимых излучений, воздействующих на органы зрения человека и создающих у него ощущение света, близкого к белому. Процесс преобразования происходит в лампе при нагреве ее нити из вольфрама до 2600 - 2700 С. Нить лампы не перегорает, так как температура плавления вольфрама ( 3200 - 3400 С) значительно выше температуры накала нити, а также вследствие того, что из колбы лампы удален воздух или же колба заполнена инертными газами ( смесью азота, аргона, ксенона), в среде которых металл не окисляется. [33]
Так получают металлический вольфрам, но не компактный, а в виде порошка, который затем прессуют в токе водорода при высокой температуре. На первой стадии прессования ( при нагреве до 1100 - 1300 С) образуется пористый ломкий слиток. Прессование продолжается при еще более высокой температуре, едва не достигающей под конец температуры плавления вольфрама. В этих условиях металл постепенно становится сплошным, приобретает волокнистую структуру, а с ней - пластичность и ковкость. [34]
Дальнейшие пути повышения температуры светящегося тела ламп намечаются в направлении отыскания тугоплавких и малоиспаряющихся веществ. Так, смесь карбидов тантала и гафния имеет температуру плавления 4215 К. Карбид тантала позволяет довести температуру до 3660 К; при этом он распыляется на 30 % меньше вольфрама, а его селективность повышает яркость на одну треть по сравнению с вольфрамом. При температуре плавления вольфрама карбид-танталовая нить выдерживает 8 часов непрерывного каления. [35]
Преобразование электрической энергии в световую происходит за счет нагрева вольфрамовой нити лампы электрическим током. Нить лампы, разогретая до температуры 2600 - 2700 С, излучает свет. Она не расплавляется, так как температура плавления вольфрама превышает 3200 С, и длительно не перегорает, так как из колбы выкачан воздух или заменен инертным газом. [36]
В этих работах сплавы вольфрама с германием, состав которых аналогичен соединениям системы молибден - германий, готовились спеканием под давлением, обычным спеканием и электродуговой плавкой. На рентгенограммах полученных образцов присутствуют только линии вольфрама и германия. По мнению авторов [5], это вызвано большой разницей в температурах плавления вольфрама и германия, слабой реакционной способностью вольфрама при низких температурах и большой летучестью германия при высоких температурах. Таким образом, заключают авторы, невозможность получения германидов вольфрама объясняется только чисто экспериментальными трудностями. По их мнению, при высоком давлении и длительной выдержке при температурах реакции получить эти соединения принципиально возможно. Эту точку зрения разделяют и Штехер и др. [6], которые указывают на невозможность получения германидов вольфрама при обычных условиях. [37]
В рассказе об ультрафиолетовых лучах упоминалось, что чем сильнее раскалено твердое тело, тем больше оно излучает света и в ультрафиолетовой области спектра, и в видимой. Спирали в лампах потому и делают из вольфрама, что это самый тугоплавкий из всех металлов. Когда лампа совсем новая, ее спираль даже при сильном увеличении выглядит довольно гладкой, на ней заметны только продольные полосы-следы механической обработки вольфрамовой нити. Но вот только что купленную лампу ввернули в патрон, щелкнул выключатель, и спираль немедленно раскалилась добела. Толщина и длина спирали рассчитаны так, чтобы ее температура была намного ниже температуры плавления вольфрама ( 3420 С), иначе нить перегорела бы очень быстро. При таких давлениях пара материалы испаряются достаточно быстро. Вольфрамовая спираль очень тонкая, и замедлить ее испарение совершенно необходимо. [38]
Тепловые источники света используют свойство тел излучать при нагреве лучистую энергию. При достаточно большой температуре это излучение переходит в область видимого - тело начинает светиться. Световое излучение увеличивается с повышением температуры тела. При этом изменяется и цветовой состав излучения. Это наглядно видно при нагреве стали. В первых моделях ламп накаливания использовалась угольная нить, в современных лампах применяется нить из вольфрама. Температура плавления вольфрама ( около 3400 С) дает возможность раскаливать нить до 2500 - 2700 С при условии предохранения ее от сгорания. Защита от сгорания может быть решена или полным удалением воздуха из стеклянной колбы, в которой размещена раскаленная нить, или заполнением ее инертным газом. В обоих случаях в связи с отсутствием кислорода сгорание нити не происходит. Однако при температуре нагрева нити, близкой к температуре плавления, резко усиливается явление испарения вольфрама. Пары вольфрама оседают на внутренней поверхности стекла колбы и делают ее менее прозрачной. Такое потемнение хорошо видно на перегоревших лампах. От испарения вольфрама нить становится тоньше и перегорает. [39]
Страницы: 1 2 3