點亮黑暗 燈泡為啥用鎢絲來制作
中國有車胤囊螢夜讀的傳說,螢火蟲的尾部具有一個能夠發(fā)光的器官,含有熒光素和熒光酶。熒光素是產(chǎn)生光能的來源,而熒光酶是催化劑。螢火蟲的發(fā)光可以稱為一種“冷光”。
電燈可以說是室內(nèi)照明非常重要的發(fā)明,改變了人們依靠油燈或蠟燭照亮黑暗的方式,發(fā)明電燈經(jīng)過了一段曲折的過程。最初制造的燈泡使用壽命很短,主要是燈絲容易燒斷。電燈的燈絲溫度非常高,可達到2300至3000攝氏度。一般金屬在這個溫度下就會熔化。經(jīng)過了許多試驗,最后才選擇熔點最高的金屬鎢來制造燈絲。
鎢是一種金屬,它最大的特點就是熔點高,密度大,硬度也高;當電流通過鎢絲時,會產(chǎn)生大量的熱能,這些熱能積聚在一起,溫度高達三千多度,并不會導(dǎo)致鎢絲燃燒斷裂。把鎢添加進鐵里頭,可以做成鎢鋼。鎢的密度很大。是鐵的2倍還多。所以鎢鋼又硬又重,砸起來的威力也特別大。
鎢元素還可以制成碳化鎢合金,這種合金的硬度接近金剛石,常用于制作切割工具,削鐵如泥這個成語,聽起來有些夸張,但是碳化鎢就可以做得到,是一種非常強硬的金屬。
我們在燒烤店看到炭火,會注意到原本黑色的木炭被燒得通紅。制造玻璃杯時,工廠需要將玻璃加熱至發(fā)紅狀態(tài),然后才能進行塑造。白熾燈的點亮原理與燒木炭的過程相似,只要將東西加熱到高溫,就會發(fā)出紅光。
電流通過鎢絲時產(chǎn)生熱量,螺旋狀的燈絲不斷將熱量聚集,使得燈絲的溫度達2500°左右,處于白熾狀態(tài)的燈絲就象燒紅了的鐵一樣發(fā)出光亮。燈絲的溫度越高,發(fā)出的光就越亮。
雖然鎢具有較高熔點,仍不能使燈泡長久使用,鎢在常溫下不會與空氣發(fā)生反應(yīng),但當溫度升高后會發(fā)生氧化,變成三氧化鎢,后來人們使燈泡內(nèi)處于真空狀態(tài),鎢絲不致氧化,燈泡的壽命便延長了。
大多數(shù)燈泡的形狀都像鴨梨一樣,當燈泡通電時,燈絲會發(fā)熱,導(dǎo)致鎢絲升華并在燈泡內(nèi)壁上凝結(jié)成黑色微粒。隨著時間的推移,燈泡會變黑,亮度下降,影響照明效果。將其做成鴨梨狀,這樣鎢絲升華的黑色微粒大部分會被氣體卷到燈泡頂部,并在頸部細口處沉積下來。黑色微粒對燈泡內(nèi)壁的影響就減輕了,這樣保持了較好的照明效果。
電燈給人們帶來了光明,手電筒也是夜間照明的工具,從俄國移民到美國工作的康拉德·休伯特有一天下班回家,看到朋友一盆奇特的花,花朵在黑夜里閃閃發(fā)光。他覺得很新奇,連忙向朋友詢問花朵發(fā)光的原理。
原來花盆里裝了一節(jié)電池和一個小燈泡,通電后花朵在燈光的映照下光彩奪目,他從中受到啟發(fā),于是休伯特開始研究。他把電池和燈泡固定在一起,并在電池周圍加上一個外殼,制造了一個簡單的便攜式電燈。由于當時的電池儲能能力有限,燈泡只能短暫地發(fā)出光亮。這就是最早的手電筒。
20世紀60年代后期,隨著堿性電池的出現(xiàn),手電筒的照明功能才算完美地體現(xiàn)出來。如今大部分手電筒的燈泡被發(fā)光二極管取代,壽命更長更省電。我們現(xiàn)在使用的是方便省電的節(jié)能燈,隨著技術(shù)的進步,又出現(xiàn)了能夠滿足傳統(tǒng)審美需求的LED節(jié)能燈等更多選擇。