Hőmérséklet sugárzók 53 fényforrások

53. § A hőmérséklet kibocsátók fényforrások

A határon a földfelszíni légkörben esik körülbelül 1 perc 2 cal négyzetcentiméterenként a sugárzó energia által kibocsátott nap. Mielőtt a Föld felszínén jön jelentősen minimális mennyiségű energiát az elnyelés következtében a légköri elveszett mintegy 25%.

Ábra. 202 eloszlását mutatja az energia a Nap színképében a légkörben, és a felszínen. A tulajdonságait az emberi szem eredményeként a természetes szelekció olyan mértékben összhangban van a energiaellátást. emberi

szem pontosan reagál a régió a spektrum megfelel egy jelentős hányadát a teljes áramlás napsugárzás. Annak ellenére, hogy hatalmas mérete a Nap a Föld lehet tekinteni, mint egy pontszerű fényforrás, mint az átmérője a Nap mindössze ezredrésze a távolság a Föld. Fényesség felülete körülbelül a nap látható fényerő valamivel alacsonyabb az elnyelés következtében a légkörben. Összehasonlításképpen, a legalacsonyabb fényerő, észrevehető szemet.

A közvetlen napsugarak termelnek 12 órakor a Földön megvilágítás körül ehhez hozzáadjuk a szórt fény az ég közelében Természetesen ezek az adatok erősen függ a szélesség, évszak és az időjárás óra (ábra. 203).

Ábra. 202. A eloszlása ​​energia a szoláris spektrum: 1 - az a Föld felszínén; 2 - a határ a föld atmoszférájának.

Szórt ég fény spektrumának élesen elkülönül az szoláris spektrum: ez nagyon rövid erősített része (§ 33).

Kijelölése mesterséges fényforrások átalakítani az input energia látható sugárzás. A technikai probléma az, hogy végre az energia átalakítás legnagyobb a. N. D. R. E. A lehető legnagyobb részét a teljesítmény fordított átalakul látható sugárzás.

Jelenleg az elsődleges elosztása fényforrások által megvilágított izzó testekkel. Természet láng ragyogását és modern izzó ugyanaz - hősugárzás. Modern mindenütt lámpák eltérnek szikra csak a fűtőtest világító testek: míg felhevített szálas villamos lámpa áram, korom Lánggal melegített hő gyertya égett.

Növekvő hőmérséklettel, integrált intenzitása a feketetest-sugárzás arányosan növekszik a negyedik hatványával az abszolút hőmérséklet (§ 49).

Szerint a Wien-törvény (49. §) melegítésével emissziós maximum fokozatosan közelít a látható tartományban

Akár 10% -os lehet feltételezni, hogy a hálózati ráfordított izzószálas villanykörte, teljesen fordul sugárzás. Abból a tényből, hogy a teljes kibocsátási arányosan növekszik a negyedik hatványával a hőmérséklet, az következik, hogy a szükséges energia a fűtés a hajhagyma is arányos a negyedik hatványával a hőmérséklet. Ugyanakkor a megfigyelt fényereje a szem a tizedik mértékben hőmérséklettel arányos.

Ábra. 203. A megvilágítás az évszaktól függően.

Ábra. 204. A sugárzást feketetest különböző hőmérsékleteken.

Ezért k. N. D. Arányos a hatodik hatványával az abszolút hőmérséklet.

Ez szigorúan véve a. N. G. és fényhasznosítás feketetest-sugárzás. Az igazi sugárzók mennyiségi arányokat más lesz, de a minőségi kép ugyanaz marad. Minden egyes hőmérséklet távadó hőmérséklet növekszik nagyon gyorsan növeli a fényerőt és fényhasznosítást.

Következésképpen, a teljes történetét a villanykörte lényegében egy harc eléréséhez magas fonal hőmérsékleti körülmények között.

Az első gyakorlati alkalmasságát izzó hozták létre a feltaláló AN Lodygin 1873 Lodygin nem csak létre a hagyományos izzólámpák, de alkalmazzák őket az utcai világítás Szentpéterváron (t. II, 1. §). Edison tökéletesítette izzólámpa kialakítás, de az elsőbbségi a találmány izzólámpa elutasította egy amerikai bíróság.

Az első kivitelező elektromos lámpa, anyagok a szálak szén választották, mert a refractoriness (olvadási hőmérséklete körülbelül 4000 ° K). Kiderült azonban, hogy még viszonylag alacsony hőmérsékleten, a fenti 2200 ° K, van egy rendkívül erős hajlakk szén, gyorsan vezető halálát. Mivel az egyik alapvető követelményeket a lámpa tartósságát, a hőmérséklet kellett korlátozni körülbelül 2200 ° K, amelyen a lámpa megvilágítja 500-1000 óra.

Ábra. 205. Lámpa Lodygina.

Amikor ez a maximális megengedhető hőmérséklet a szén lámpának a fényhasznosítás összes tehát a fény. N. D. körülbelül 0,5%.

Természetes volt, hogy arra számítanak, hogy a hajlakk kisebbnek kell lennie, a távolabb olvadáspontja olyan anyag alkotó végtelen. Azonban, fémek felfedeztek egy váratlan ellenállása magas hőmérsékleten. A tűzálló fémek volfrám különösen figyelemre méltó a kis permetezés. Amelynek olvadáspontja körülbelül 3700 ° K wolframszálas ellenáll a hőmérséklet sokkal magasabb, mint a szén. Ez a tulajdonság vezetett a széles körben elterjedt használata wolfram szálak izzólámpák, annak ellenére, hogy a kihívást jelentő kapcsolódó folyamatok kezelése.

1890-ben, A. N. Lodygin szabadalmaztatott izzólámpák fémszállal (ábra. 205) készült volfrám, molibdén és más tűzálló fémek (pl. II, 27. § 1959.; Előtt. Ed., 33. §).

Az üreges csöveket volfrámszálból vagy ahogy nevezik, a gazdasági haj izzó és 2500 ° K azonos élettartam, mint a szén lámpa.

Izzólámpa volfrám van még egy előnye faszén felett: mint bármely fém, hogy mutat egy adott hőmérsékleten a sugárzás nem fekete, először is, az intenzitás, másrészt annak spektrális összetételét. Például, hőmérsékleten 2500 ° K-volfrám egyenlő a teljes sugárzási emisszió fekete

a test amelynek hőmérséklete csak 1800 ° K, de ugyanabban az időben, az energia eloszlását a spektrum által kibocsátott őket, megfelel egy fekete test hőmérsékleten 2560 ° C-tól a szempontból k. n. d. a kis értékek a teljes sugárzás nem fontos, mint gyengén sugárzó test Szükség van megfelelően kisebb teljesítményigény fűtésre. A különbség a spektrális összetételét a sugárzás fontos; ez az úgynevezett a sugárzás szelektivitás: ugyanazon a hőmérséklet-tartományban a volfrám bocsát ki, annak megfelelő eloszlású fekete test a magasabb hőmérsékleten. Hogyan érinti a fénykibocsátás látható a táblázatban.

A függőség fénykibocsátás a hőmérséklet

Így a fémszál jelentősen javítja a fényhasznosítása a lámpa miatt a nagyobb megengedett hőmérséklet és mert a sugárzás szelektivitása. Más tűzálló fémek (tantál, ozmium, ródium) volfrám különbözik nagy szelektivitást sugárzás, magas olvadáspontú és alacsony porlasztással közeli hőmérsékleten, hogy az olvadáspont. A kibocsátott fényt a lámpa eléri a haj wolfram, amely megfelel. N. D. valamivel nagyobb, mint 1%.

Permetezés izzó fém korlátozza a lehetőségeket a hőmérsékletet tovább növelheti. A tapasztalat azt mutatja, hogy az izzó fém huzal körül gáz permetezik sokkal gyengébb. Természetesen, ezek a kísérletek használni semleges gázok (nitrogén, argon) nem kerülnek kapcsolatban izzószál anyaga.

A hőmérséklet az izzószál megengedett porlasztási sebesség (500-1000 izzószál élettartama óra) lehet csökkenteni, hogy 3000 ° K, vagy akár a fenti, azonban ebben az esetben gyakorlatilag lámpa még nem gazdaságos méhsejt szerkezetű: hűtőhatása a gáz keringő egy lombikban, olyan nagy, hogy, hogy elérjék kívánt hőmérsékletet igényel egy nagyon nagy áram.

Az 1913-ban épült, Langmuir gáztöltésű lámpa volt, amely fénykibocsátás, amely nagyobb, mint az űrt. Ez az eredmény azt érik el, miután vették a vastagsága a wolfram huzal izzószál

Hűtés a fonalat fordul elő a huzal felületét, hőtermelés, amikor elhaladnak a jelenlegi fordul elő a térfogata,

Ezért vastag fonalak jobban kell, mivel ezek aránya térfogat és a felszíni terület nagy. Azonban vastagabb izzólámpa izzószál igényel hatalmas áram tíz amperes, ami elfogadhatatlan használatban. Következésképpen, a szál vékony kell legyen, és ugyanabban az időben, a fűtött felület: térfogat arány nagynak kell lennie. Ahhoz, feloldani ezt az ellentmondást Langmuir javasolta, hogy egy spirális menet.

Ábra. 206. Az izzólámpa gazopolnoy

Modern gáztöltésű lámpa (gyakran nevezik poluvattnymi) van fém haj begurult egy szűk spirál, amely 10-20 néha bekapcsol (ábra. 206). Közel az izzóspirál vékony réteget alkot, a rögzített gáz, és a hőátadás csak a miatt a hővezetés; Ez teszi olyan folyamatos spirális cső. A sűrűbb menetei a spirál található, így előnyös, mivel a kisebb gáz áramvonalas felülete.

Ábra. 207. A kettős spirális menet a lámpa.

Nemrég elkezdtünk lámpák kettős sodratú (ábra 207.) - hurkos lámpák. Hurkos lámpa fényáram 20 százalékkal magasabb, mint a lámpák egyetlen spirál.

Kompresszor lámpabura kisebbnek kell lennie, hővezető, mint lehetséges. Ebben a tekintetben az Ar sokkal kedvezőbb nitrogént. Jelenleg széles körben használják, különösen a töltés nagy teljesítményű lámpák. Még előnyösebb egy olyan keverék xenon, kripton - rendkívül nehéz inert gázok. Alkalmazása egy kripton-xenon keverék az alacsony lámpa fényáram ad a növekedés mintegy 30%. (Single coil).

Hatékonyság A gáztöltet az a táblázatból látható (p. 228), amely magában foglalja a jelenlegi legkorszerűbb képest kavicsfészkeket gázzal töltött lámpa.

A szabvány szerint lámpák már pontosítja nem fényerősséget és fényáram. Az átlagos fényerősség lehet hányadosaként kapott az áramlás

Ahhoz, hogy a legmagasabb. N. D. izzólámpa alig éri el 5% (ábra. 208). Világítás a villamos lámpa teszünk, hogy a villamos energia, amelynek nagy része szétszóródik formájában láthatatlan hősugárzás. Hősugárzás izzók

Jellemzők gazopolnyh lámpák

még nagyobb a jelentősége az elmúlt években, a gyakorlati alkalmazása. Bebizonyosodott, hogy nagyon költséghatékony szárítási a különböző elemek segítségével infravörös sugarak által kibocsátott izzólámpák. Az autóiparban van telepítési infravörös szárítás festett autókarosszériák (ábra. 209). Ugyanazokat a beállításokat sikeresen működnek a repülésben és elektromos ipar.

Ábra. 208. A relatív energia eloszlását a spektrum K wolfram fény (vagy feketetest fényhasznosítás - fehér terület

Láttuk, hogy némi javulás izzólámpák lehetővé teszi, hogy a hőmérséklet-emelkedés; de továbbra is csak addig, amíg 6700 ° K, amikor a pozíciót a spektrumában emissziós maximum egybeesik a leghatásosabb szem zöld sugarak Magasabb hőmérsékleten a fényerő tovább fog növekedni, míg a fényhasznosítás elkezd csökkenni, hogy a fekete test kapcsolatban további mozgása a régió maximális sugárzás a rövidebb hullámhosszak. A maximális fényerőssége k. N. D. Sugárzás hőmérsékleten 6700 ° K, egyenlő 14%. A szelektivitás sugárzás anyagok túl kicsi ahhoz, hogy bármilyen lényeges változás az állapot. Ezen túlmenően, a növekedés a testhőmérséklet Ragyogó saját sugárzásos

tulajdonságai közel a fekete test. Így 14% a felső határ, hogy a fényt. N. D. Minden hőmérséklet fényforrások.

A magasabb hőmérséklet a szilárd anyagok ad elektromos ív között szén elektródok, nyitott V. Petrov 1802-ben (Vol. II, § 1 és 48, 1959 g.; Előtt. Ed. 55. §).

Egy hagyományos széníves egy aktuális erőssége 10-20, de csak 5% -a által kibocsátott fényáram az ív maga; a fennmaradó 95% -át az a hőmérséklet ragyogás szenek.

Ábra. 209. Tunnel szárítására járművek infravörös sugarakat.

Ha az ív ég állandó áram, a pozitív elektród bombázzák elektronok és negatív ionok, eredő kisülési világít különösen fényes. Kráter pozitív elektród (vályú van kialakítva) bocsát ki 85% a teljes fényáram. Csak 10% esik a katódon. A felületi elektród melegítjük rendkívül magas hőmérsékletre. A szén-dioxid-ív kráter hőmérséklet meghaladja, míg a katód kissé meghaladja 3000 ° C-on Ennek következtében, a sugárzás kráter lényegesen intenzívebb, mint a katód.

Az úgynevezett intenzív arc (ábra. 210) a nagy áramerősség (150-300 a) kráter hőmérséklet néha eléri 5000 ° K,

és fényerő - (volfrám 3000 ° K fényereje csak 1257 Sat). Amikor a levegő nyomása a fenti Lummer képes fogadni az anód hőmérséklete 5900 ° K, T. E. szinte azonos a hőmérséklet a napenergia felületet, mielőtt. ed. § 55).

Ábra. 210. Arc intenzív égés.

A energia kezét. N. D. Arcs sugárzás rendkívül nagy, mint a hagyományos izzólámpák. Azonban azok teljesítménye alacsony, mert az kell, hogy alkalmazza a soros ellenállás és komplex berendezések kapcsolódó folyamatos konvergencia éget parázs. Elektromos ívek jellemzően olyan esetekben, ahol a szükséges fényforrás fényereje igen magas (a projektorok).

Ábra. 211 azt az energiát mutatja eloszlása ​​a emissziós spektruma az ív intenzív égés. Az egyes csúcsok megfelelnek az spektrumsávra molekulák égetéskor keletkező (például a cianogén-molekulák

Ábra. 211. Az energiaelosztás spektrumában intenzív ív: a - ha intenzív ív feketetest

Nemrégiben, nagy teherbírású acél alkalmazni ív, amelyben a kisülés egy keskeny csatornán egy rétege alkotja a víz folyik belső felülete mentén a fém cső. Az ilyen plazma cső látja a nyelvet, amelyen a hőmérséklet eléri a 000 10000-15 ° C. Azonban, mint fényforrások, mint egy ív kis amíg több energiát fogyasztanak elérte ezer kilowatt terjedelmesek és egyáltalán nem biztosítja a jó hasznosítása a fényáram kibocsátott világító kisülés részletekben. Heavy Duty ív, melyet főleg magas hőmérsékletű forrás (különösen, termikus vizsgálatok anyagok).

Elektromos ív speciális eszközök, amelyek a sugárzás rés fontos szerepet játszik a teljes fényáram, később tárgyalandó (76. §).

A gáz izzás lehet megoldani a problémát a hideg fényforrás, nagyon nagy fény. N. D. és így könnyű közel nappal.

Fényképészeti célokra a nagy érdeklődés pulzáló fényforrás, amelyek nagyon rövid fényes villanások (flash). Az ilyen kitörések kapunk eredményeként a nagy kapacitású kondenzátor kisülési (körülbelül 1000 uF) egy megfelelő kisülőlámpa. Attól függően, hogy a design a lámpa és a tápegység áramkörök állíthatók elő a villanás időtartama a másodperc.

Ábra. 212 ábra egy diagram a villanólámpa gyújtást. Kondenzátorok kap töltést az akkumulátor 1 zárt kapcsoló érintkező P.

Ábra. 212. A rendszer a felvétele a villanófénnyel,

A rövid érintkezési idő a forgatás, és a kapcsoló 2 szinkronban a kondenzátor kisül a primer tekercsére az impulzus transzformátor okozza a gáz ionizációja a impulzus csövet, amelyen keresztül a kondenzátor távozik azonnal Ennek eredményeként a lámpa kapunk erős fény villog (msec időtartam). A spektrális összetétele a vaku közel a spektrális összetételét napsugárzás. Miután 5-10 másodpercig, a kondenzátorok feltöltődnek újra, és a lámpa kész a következő vaku (jelzőlámpa