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Glühbirnenfilament. Wie man Wolfram biegsam macht. Serie 3 Ingenieurtyp Videos. Teilweise unterstützt von der Camile & Henry Dreyfus Stiftung.Spezielles Förderprogramm in der Chemischen Wissenschaft.
Die meisten von uns glauben, dass nachdem Thomas Edison - oder Joseph Swan, wenn Sie Engländer sind - die Glühbirne 1870 erfunden hat, sie zu einem nützlichen Gegenstand für das tägliche Leben wurde und moderne Belichtung revolutioniert habe.
Allerdings wurde in Edisons Originalmodel karbonisiertes Bambusfilament verwendet: Welches zerbrechlich war und nicht sehr hell leuchtete.
Hier ist das, was wirklich die weißglühende Glühbirne, so wie wir sie kennen, hervorbrachte.
Es ist die sagenhafte Entwicklung die in die Herstellung des Wolframfilaments ging, die wir heute in jeder Glühbirne sehen können.
Wolfram ist perfekt, denn sein hoher Schmelzpunkt erlaubt es ihm unter hohen Temperaturen zu funktionieren.
Je höher die Temperatur, desto mehr sichtbares Licht wird abgegeben.
Das Filament sieht wie etwas sehr einfaches aus, aber lassen sie mich ihnen zeigen wie unglaublich es ist.
Wenn wir ein wenig hereinzoomen können Sie sehen, dass es eine Spule ist, nicht nur ein gerader Draht. Aber wenn wir noch genauer hinsehen, sehen wir das es eine Spule in einer Spule ist.
Das Filament beginnt als 500 Millimeter langer draht und hat einen Durchmesser von 0.05 Millimeter.
Das Filament ist dann 1130 mal um eine Spule gewickelt bis es etwa 75 Millimeter lang ist. Dann wird es wieder zu den 20 Millimetern gespult die Sie in der Glühbirne sehen können.
Das ist die gespulte Spule, die ich Ihnen gezeigt habe.
Offensichtlich erlauben es die Spulen mehr Draht glühen zu lassen, aber auch die interne Reflektion innerhalb der Spule kann die Intensität der Lichtausstrahlung verdoppeln.
Als Ingenieur staune ich über die Biegsamkeit die nötig ist um diese Spulen zu machen.
Lassen Sie mich demonstrieren, was ich mit Biegsamkeit meine: Ein Stück Kupfer ist sehr Biegsam: Man kann es biegen und wieder in die Originalform zurückbiegen.
Mit natürlichem Wolfram ist das unmöglich: Es bricht einfach.
Um Wolfram biegsam zu machen braucht es elegante, kreative und vorsichtige Arbeit durch einen Ingenieur von General Electric.
William Coolidge entwickelte einen Prozess um Wolframpuder herzustellen und daraus wiederum einen Draht zu machen.
Nur um Ihnen eine Ahnung von den Schwierigkeiten zu geben; hier ist eine verkürzte Liste der ***:
Erstens:Großen Druck ausüben um Wolframpuder zu einen zerbrechlichen Klotz zu pressen.
Zweitens: Erhitze es zu 1300 Grad Celsius und kühle es dann mit Wasser.
Drittens: Leiten sie Energie durch den Wolfram während Sie ihn auf 3200 Grad Celsius erhitzen und kühlen sie ihn wieder.
Viertens: Erhitzen sie es noch einmal auf 1500 Celsius, aber diesmal während sie Wasserstoff darüber laufen lassen.
Fünftens: Pressen Sie es mehrere male bis es kalt ist und dann bearbeiten Sie es mit einem Hammer.
Und jetzt der sechste, letzte Schritt: Erhitzen Sie es, dann reduzieren Sie die Temperatur graduell während sie es zu einem Draht mit einem Millimeter Durchmesser ziehen.
Ich weiß, das ist eine menge Einsatz, aber machen Sie sich klar, dass Coolidge empirische Beobachtungen, Intuition und altes Wissen gebraucht hat. Kein absolut wissenschaftliches Wissen über Wolfram selbst.
Noch etwas!
Damit damit Filament bei hohen Temperaturen bestehen bleibt, darf kein Sauerstoff damit in Kontakt kommen.
Schauen Sie was passiert wenn ich das Filament ohne die Glashülle anmache.
Ich liebe das.
Wenn Sie jetzt genau hinsehen, sehen Sie, dass das Wolfram jetzt schwarz ist.
Das ist Wolframoxid.
Um Sauerstoff vom Filament fernzuhalten war in den früheren Glühbirnen ein Vakuum. Heute sind die Birnen mit Argongas gefüllt.
Es isoliert das Filament und verhindert es vor dem Verdampfen, was sogar ein Aussetzten an höheren Temperaturen möglich macht.
Obwohl die Tage der Glühbirne gezählt sind - mit neuer und effizienterer, kompakteren Fluoreszenzen und LEDs auf dem Markt - finde ich, dass diese alten Glühbirnen, wie viele andere alte Technologien, zeigen wie wunderbar kreativ Probleme gelöst werden und hergestellt wurde.