03.08 白炽灯的秘密

从19世纪开始,发明家们经过了无数次实验,在竹丝电灯的基础上,用性能更好的钨丝替代了竹丝,成为了我们所说的白炽灯。为什么钨丝能用作灯丝呢?白炽灯里的钨丝怎么发光的呢?就让科学队长跟你一起,探秘白炽灯里的热物理学吧。

白炽灯的秘密

煤油灯为电灯普及之前的主要照明工具

图片来源:Pixabay, Public Domain

在很久以前没有电灯泡的时候,晚上人们都是用蜡烛或煤油灯来照明,既不能提供足够的光明,也容易引起火灾。

白炽灯的秘密

1882年,爱迪生发明的竹丝电灯

图片来源:Wikimedia Commons, Public Domain

爱迪生发现炭化的竹丝能够用作灯丝,这也就是最早发明的白热电灯——竹丝电灯。

白炽灯的秘密

现在白炽灯的灯丝通常是用钨丝制成的

图片来源:Pixabay, Public Domain

白炽灯外表是透明的玻璃外壳,里面是像头发丝一样粗细的螺旋状金属丝,这种金属丝就是钨丝。

白炽灯的秘密

钨是自然界目前发现的熔点最高的金属

图片来源:Pixabay, Public Domain

灯泡发光时金属表面温度接近3000摄氏度,在这样的高温下很多金属都会熔化,只有钨丝可以保持固体的状态,这就让钨变成了制作灯丝的理想材料。

白炽灯的秘密

升华之后的凝华使灯泡发黑

图片来源:Ulfbastel - Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

钨丝会吸收热量发生升华,尤其是在高温加热的情况下,升华现象更加明显,钨蒸汽上升,碰到冷的灯泡壁时就会重新放热,凝华变成固态钨,沉积在玻璃上。

白炽灯的秘密

新西兰档案馆的工作人员从冷冻干燥机中卸下湿的报纸

图片来源:Archives New Zealand - Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0

真空冷冻干燥,同样是利用了升华的原理。干燥是将水分除去的操作,而真空冷冻干燥,可以简称为冻干,也叫做升华干燥。

白炽灯的秘密

烟雾缭绕的舞台

图片来源:Tropicaljetboy - Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

舞台上烟雾缭绕的效果也是利用的干冰升华吸热,周围的温度大幅下降,空气里的水蒸气就会变成小水滴,漂浮在舞台上,看起来就像演员们腾云驾雾。

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