Tantal zauzima posebno mjesto u grupi poznatih hemijski elementi. Ovaj metal ne spada u plemenite, ali njegove operativne kvalitete ?ine ga tra?enim u raznim oblastima. I to se ne odnosi samo na gra?evinsku i proizvodnu industriju, ve? i na nakit. Do danas je upotreba samog tantala vrlo ograni?ena zbog njegove rijetkosti. Pa ipak, na tr?i?tu postoji ?irok asortiman proizvoda napravljenih od ovog materijala.

Op?e informacije o metalu

?isti tantal ne postoji u prirodi. Obi?no se kopa zajedno sa drugim mineralima sli?nim njemu po karakteristikama. Ova karakteristika elementa odredila je njegovo prili?no kasno otkri?e. Ali danas ih ima efikasne na?ine ekstrakcija tantala, od kojih je jedna metoda ekstrakcije. Posebno za primanje metalni materijal koristi se i elektroliza. Pomo?u grafitnog lon?i?a, baza u kojoj se nalazi element se topi, nakon ?ega prah ostaje na zidovima posude. Daljnja tehnologija obrade sirovine ovisi o tome kakva ?e biti primjena tantala: mo?e mu se dati oblik ingota, ?ice, lima, dijela odre?enog oblika ili ostaviti u obliku mje?avine za prskanje. Popularne su i tehnologije za formiranje legura od tantalovog praha. Kombinacija sa legiraju?im supstancama omogu?ava pobolj?anje individualnih svojstava materijala.

Physical Properties

Metal je druga?iji povi?ena temperatura ta?ka topljenja od oko 3017 °C, ?to mu omogu?ava da se koristi u ekstremnim termi?kim uslovima u industriji. Istovremeno, ima rijetku kombinaciju svojstava plasti?nosti i tvrdo?e. ?to se ti?e prve, meka je kao zlato. Dok je tvrdo?a tantala 16,65 g/cm 3 . Ova kombinacija fizi?kih kvaliteta omogu?ava vam laku obradu materijala, daju?i ga razli?ite forme i dimenzije, kao i upotrebu u kriti?nim mehanizmima i strukturama. Mali elementi se dobro pokazuju kao zup?anici i dijelovi elektri?nih ure?aja. Tantal je otporan na habanje i izdr?ljiv, pa se od njega izra?uju potro?ne komponente uz o?ekivanje dugotrajnog rada. Osim toga, ovaj metal mo?e djelovati kao efikasan apsorber plina. Na visokim temperaturama, dijelovi od tantala tako?er pokazuju visoka provodljiva svojstva.

Hemijska svojstva

U svom ?istom obliku, metal se efikasno odupire dejstvu alkalija, organskih i neorganskih kiselih materija, kao i uticaju drugih aktivnih medija. Osim ako, u rastopljenom obliku, alkalije imaju primjetan u?inak na tantal. Oksidacijski procesi se odvijaju na temperaturni re?im ne ni?a od 280 °C, a sa halogenim komponentama reaguje na 250 °C. Hemijska svojstva tantala u kontaktu sa reagensima mogu se uporediti sa staklom. Ne rastvara se u kiselim sredinama, sa izuzetkom azotne i fluorovodi?ne. Ovaj materijal tako?e pokazuje otpornost na sumpornu kiselinu, bez obzira na njenu koncentraciju. Me?utim, procesi aktivnosti u ve?ini slu?ajeva imaju neznatan utjecaj na strukturu metala. Obi?no se promjene pojavljuju ili u obliku filmskog premaza ili u obliku korozije.

Gdje se koristi tantal?

Ovaj metal nije masivan, ali postoji mnogo podru?ja za njegovu upotrebu. Prije svega, to je industrija. Element se koristi u metalurgiji, u prehrambenom sektoru, u prera?iva?koj industriji, radiotehnici, ma?instvu itd. U gra?evinarstvu ovaj metal nije toliko tra?en upravo zbog ograni?enih obima proizvodnje, ali se pojedini elementi konstrukcije koriste. jo? uvijek napravljen od ovog materijala - po pravilu, okovi namijenjen za kriti?ne zadatke oja?anja konstrukcija. Da biste razumjeli gdje se tantal koristi, va?no je obratiti pa?nju na njegove performanse. Ve? je zapa?eno da mo?e djelovati kao dobar dirigent. Stoga se koristi kao supravodi? u elektrotehnici. S druge strane, otpornost na toplinu otvara mogu?nosti njegove primjene u toplinskoj obradi drugih metala. Zbog svoje pove?ane gustine tantal je postao optimalno re?enje i u odbrambenoj industriji. Koristi se za izradu projektila velike prodorne mo?i.

Tantalna ?ica

Valjani metal u cjelini je najopse?niji oblik prezentacije ovog materijala na tr?i?tu. Zna?ajnu ni?u u segmentu zauzima ?ica. Neobi?an je po tome ?to se zbog svoje skromne veli?ine mo?e koristiti kao konac. Ovo obja?njava vrijednost tantala za medicinska oblast- proizvodi ove vrste se koriste za ?ivanje i zavoje. Ali ovo je samo primjer koji pokazuje jednu od prepoznatljivih kvaliteta takve ?ice. Ve?i formati se koriste u ma?inama, avionima, alatnim ma?inama i kapitalnoj gradnji. ?tovi?e, ovisno o namjeni, mekani i ?vrst metal. Tantal, zbog svoje savitljivosti u pogledu obrade, omogu?ava proizvodnju duga?ke ?ice od 1500 cm debljine 0,15 mm i vi?e. Na gotovih proizvoda, kako korisnici primje?uju, neravnine, pukotine i drugi nedostaci su rijetki. Me?utim, tanka struktura i dalje name?e zahtjeve za uvjete skladi?tenja i transporta - posebno se ne preporu?uje izlaganje ?ice kontaktu s vlagom i agresivnim medijima.

Tantal Tape

Ovaj format za proizvodnju valjanog metala je tako?er ?iroko rasprostranjen. Trake se koriste u istom lijeku, u naftna industrija, ma?instvu pa ?ak i u energetskoj industriji. Potro?a?i cijene ovaj proizvod zbog njegove biokompatibilnosti, visoke ?vrsto?e s finom strukturom, dobre obradivosti i otpornosti na procese korozije. Ako usporedimo sli?ne proizvode izra?ene od tantala s analozima od ?elika ili aluminija, tada ?e do?i do izra?aja otpornost na habanje i izdr?ljivost. Traka mo?e izdr?ati te?ka optere?enja razbiti i izlaganje hemikalijama. S druge strane, visoka plasti?nost ne dopu?ta takvim proizvodima da stabilno zadr?e odre?eni oblik. ?ak i mali pritisak dovodi do deformacije.

Legure na bazi tantala

Legure modificirane legiraju?im komponentama uglavnom dobijaju vi?e visoka kvaliteta fizi?ka snaga i otpornost na toplotu. Dovoljno je re?i da ?e proizvod prosje?nih karakteristika mo?i izdr?ati temperaturne efekte u re?imu od 1650 ° C bez gubitka performansi. Zapravo, to omogu?ava upotrebu legura tantala u hemijska industrija, energetika, metalurgija i izrada instrumenata. ?tavi?e, neka preduze?a koriste ovaj materijal u proizvodnji elemenata za raketnu i svemirsku industriju. U zavisnosti od smera upotrebe, tehnolozi se razvijaju razli?ite formulacije za legiranje tantala. U nekim slu?ajevima modifikacija omogu?ava postizanje ve?e duktilnosti, dok u drugim, na primjer, da se materijal u?ini pogodnim za operacije zavarivanja metoda elektronskih zraka. Tako?er, sam tantal mo?e djelovati kao legiraju?a komponenta. Obi?no ovaj na?in pobolj?anja operativna svojstva koristi se za davanje antikorozivne i toplinske otpornosti osnovnim metalima.

Tantal u radiotehnici

U oblastima proizvodnje elektri?nih ure?aja i delova dolazi do izra?aja mogu?nost odr?avanja optimalne strujne provodljivosti i odr?avanja frekvencijskih signala uz smanjenje veli?ine baze elemenata. Iz tog razloga, tantal se ?esto koristi u proizvodnji kondenzatora, tiristora, tranzistora i sedamstora. Ranije su se za iste kondenzatore koristile rolne od aluminijumskog lima. Ova odluka je pretpostavljala mogu?nost pove?anja operativnih parametara samo u slu?aju pove?anja veli?ine samog dijela. I to da ne spominjemo obrnuto smanjenje drugih karakteristika povezanih s pove?anjem volumena kondenzatora. Da bi se pove?ao elektri?ni volumen uz zadr?avanje dimenzija dijela, to je omogu?ila upotreba tantala, koji je tako?er otporan na negativne procese koji uklju?uju radioelektronske komponente. Druga stvar je ?to aluminijum u ovoj oblasti ne propada, jer je pristupa?niji.

Zaklju?ak

Ovaj metal uop?e nema jedinstvena ili nestandardna svojstva. Ima mnogo atraktivnih kvaliteta, uklju?uju?i istu otpornost na koroziju, tvrdo?u ili otpornost na toplinu. Ali ove karakteristike su zasebno prisutne u drugim metalima. A kod nekih su mnogo izra?enije. Me?utim, kombinacija naizgled suprotnih svojstava u jednom elementu je zaista jedinstvena. Tehnolozi nastoje posti?i posebne kombinacije u radnim kvalitetama materijala vje?ta?kim putem, au ovom slu?aju oni su odre?eni prirodom porijekla. Na primjer, upotreba tantala u medicini i metalurgiji ima za cilj u potpunosti razli?ite zadatke. U jednom slu?aju se cijeni visoka ?vrsto?a male veli?ine proizvoda, au drugom - savitljivost u obradi. Ali postoji i negativno svojstvo tantala, koje se odnosi na sva podru?ja njegove upotrebe - to je visoka cijena, au nekim slu?ajevima i fizi?ka nepristupa?nost.

Sve do druge polovice 1950-ih, glavna pa?nja je bila posve?ena tantalu, koji je na?ao vrlo raznoliku primjenu u razli?itim oblastima tehnologije. Kada su otkrivene velike rezerve ruda niobijuma, situacija se dramati?no promijenila i sada se niobij smatra jednim od najva?nijih metala, koji ima veliku budu?nost. Dovoljno je re?i da niobij pronalazi upotrebu u nuklearne energije as konstrukcijski materijal, jer ima visoku otpornost na toplinu, hemijsku otpornost i povoljan popre?ni presjek hvatanja neutrona. U Engleskoj i SAD-u ve? dugo rade nuklearnih reaktora, za ?iju je konstrukciju kori?ten niobij. Physical Properties Niobijum tako?e odre?uje njegovu upotrebu u raketnoj industriji, mlaznim avionima i gasnim turbinama. Legure niobija s drugim metalima tako?er ?e na?i ?iroku primjenu u ove svrhe.

Izuzetna otpornost tantala na kiseline omogu?ava mu da se koristi kao materijal otporan na kiseline u industrijske i laboratorijske svrhe. Koristi se za zavojnice, mje?alice, za oblaganje unutra?njih zidova reaktora (za jako kisele vru?e otopine i organske teku?ine), kao zamjena za platinu za proizvodnju laboratorijskog staklenog posu?a.

AT novije vrijeme tantalni cjevovodi po?eli su se koristiti u proizvodnji klorovodi?ne kiseline, a visoka cijena instalacije u potpunosti se isplati svojim dugim vijekom trajanja. Osim toga, prijenos topline iz tantala u te?nom mediju je stoga vrlo visok gubitak toplote mala, a brzina procesa grijanja je visoka.

Tantalske katode se preporu?uju za elektri?nu ekstrakciju zlata i srebra. Njihova prednost je u tome ?to se talog zlata i srebra mo?e otopiti kraljevskom vodom koja ne djeluje na tantal. Tantalske elektrode se mogu koristiti u potenciometriji kada se radi sa takozvanim "bimetalnim" elektrodama: jedna elektroda je tantal, druga je grafitna, volframova ili platinska, ovisno o tvari koja se odre?uje i reagensu za titriranje. Tantal se tako?er koristi za elektroliti?ke kondenzatore.

Tantalne plo?e, ?ipke i ?ice koriste se u rekonstruktivnoj hirurgiji.

Mehani?ka svojstva i tantala i niobija su vrlo visoka. ?iroka upotreba ovih metala je ograni?ena. visoka cijena. Trenutno tantal igra posebnu ulogu u proizvodnji vakuumskih cijevi. Njegova potro?nja za ovu namjenu se posljednjih godina vi?estruko pove?ala. Radio ure?aji sa tantalnim lampama se ?iroko koriste u in?enjerstvu. Sposobnost tantala (kao i niobijuma) da apsorbuje gasove koristi se u vakuumskoj tehnologiji za uklanjanje tragova gasa.

Tantal je najva?niji metal u proizvodnji tzv. "vru?e armature" - anode, re?etke, katode, indirektno grijanje u najva?nijim vakuum ure?ajima; tantal doprinosi stvaranju visokog vakuuma i ne prska, jer ima visoku ta?ku topljenja. Tako?e je poznato da se tokom anodne polarizacije na tantalu lako formira anodni film, koji se brzo obnavlja tokom ispitivanja. Ovo svojstvo omogu?ava upotrebu tantala za ispravlja?e i odvodnike groma. Tantal je dio specijalnih opti?kih stakala. Legure tantala sa volframom i molibdenom imaju pove?anu elektri?nu otpornost i koriste se za proizvodnju termoparova.

Niobij i tantal su me?u elementima koji stvaraju karbide i koriste se u proizvodnji ?elika kao legiraju?e ne?isto?e. Niobij dugo vremena smatralo se ?tetnom ne?isto?om za tantal. Danas se vjeruje da je niobijum ?ak i efikasniji od tantala u smislu da, zbog svoje manje atomske te?ine, mo?e zamijeniti tantal u pola te?ine, daju?i isti efekat. Niobijum, zajedno sa hromom i niklom, deo je legure gvo??a koja se koristi za proizvodnju elektrode za zavarivanje. Mogu?e je djelomi?no zamijeniti niobij tantalom bez naru?avanja kvaliteta elektroda. Niobij i tantal nalaze se u primjeni u supertvrdim legurama zbog svoje sposobnosti da formiraju vrlo tvrde karbide. Planirano je i kori?tenje niobija za pobolj?anje svojstava legura obojenih metala (kupronikl, nihrom) i nekih legura aluminijuma.

Niobij i tantal se mogu koristiti za ispravlja?e, jer imaju sposobnost da propu?taju elektri?nu struju samo u jednom smjeru (unipolarna provodljivost). Oba metala se koriste za anode mo?nog generatora i poja?ala.

Nudimo sljede?e proizvode od tantala: tantal krug, tantal lim, tantal ?ica, tantal traka.

Otkri?e tantala dogodilo se 1802. godine, ali je bilo potrebno jo? 100 godina da se dobije prvi uzorak ?istog metala. Pronala?enje ovog rijetkog elementa u zemljine kore izuzetno neznatno (0,0002%). Istovremeno se javlja i u obliku stabilnog (181Ta) i u obliku radioaktivnog izotopa (180mTa).

Tantal se nalazi u granitnim, alkalnim, kabonitnim le?i?tima, gdje mo?e biti prisutan u vi?e od 60 minerala, uklju?uju?i kolumbit-tantalit, manganotantalit, vod?init, loparit itd. Ovaj metal se kopa u Egiptu, Tajlandu, Francuskoj, Nigeriji, Kanadi, zemlje CIS. Najve?im nalazi?tem rude tantala na svijetu smatra se australski zeleni grm.

Svojstva tantala

Glavna karakteristika tantala je njegova izuzetna hemijska otpornost na jake kiseline i taline alkalnih metala. Zagrijavanje ovog metala na zraku na 200-300°C dovodi do njegove oksidacije, pra?ene formiranjem sloja zasi?enog plinom ispod oksidnog filma.

Fizi?ke karakteristike tantala:

• gustina - 16,6 g / cm 3
• ta?ka topljenja - 2996°S
• ta?ka klju?anja - 5425 ° C
• kalorijska vrijednost - 1346 cal / g
• toplotna provodljivost na 20 ° C - 0,13 cal / cm-sec-deg
• koeficijent linearne ekspanzije na 20-500 °C - 6,6 * 10 -6

Legure tantala

Da biste razumjeli ?emu slu?i tantal, obratite pa?nju na njega hemijske karakteristike. Ovaj metal je obdaren slabim hemijska svojstva, tako da se ne otapa ?ak ni u carskoj vodici. Ova stabilnost se koristi za stvaranje razne legure, uklju?uju?i i one za proizvodnju metalnih konstrukcija.

Volfram, niobij i molibden smatraju se najboljim legiraju?im aditivima za tantal. Najpopularnija i tra?ena je legura tantala i volframa (u koli?ini od 10%), koja ima vrlo visoku vla?nu ?vrsto?u - 96 kg / mm 2. Ni?ta manje uobi?ajena je legura tantala s hafnijem, koja se proizvodi u obliku valjanih proizvoda: listova, ?ice, traka, cijevi itd.

Primjena tantala

Upotreba tantala i njegovih brojnih legura je vrlo raznolika:

• suvi elektrolitski kondenzatori
• grija?i u vakuumskim pe?ima
• katode za indirektno zagrevanje
• osnova za proizvodnju niza kiselina (H 2 SO 4, HCl, HNO 3 itd.)

Zbog otpornosti metala na koroziju, upotreba tantalskih kondenzatora u radarskim ure?ajima i drugim elektronskim sistemima omogu?ava produ?enje vijeka trajanja oda?ilja?a do 10-12 godina. Tantal koriste i zlatari: oni ?esto zamjenjuju platinu ovim metalom u proizvodnji narukvica i ?koljki za satove.

Zanimljiva je i biolo?ka uloga tantala, jer se savr?eno percipira ljudsko tijelo, te stoga ide u proizvodnju plo?a za kranijalne kutije, o?nih proteza i materijala za ?ivanje nervnih vlakana.

Cijena tantala

Cijena tantala ovisi o vrsti valjanih proizvoda i od 05.15 iznosila je (po 1 kg):

• list - 780 dolara
• pentoksid - 300 dolara
• prah - 590 dolara
• ?ica - 1360 dolara
• bar - 1180 dolara

Istorija lampi sa ?arnom niti se?e do devetnaestog veka. Razmotrite glavne to?ke povezane s ovim jedinstvenim izumom ?ovje?anstva.

Posebnosti

Lampa sa ?arnom niti je predmet koji je poznat mnogim ljudima. Trenutno je te?ko zamisliti ?ivot ?ovje?anstva bez upotrebe umjetnog i elektri?nog svjetla. Istovremeno, retko ko razmi?lja o tome kako je izgledala prva lampa, u kom istorijskom periodu je nastala.

Prvo, razmotrite ure?aj ?arulje sa ?arnom niti. Ovaj izvor elektri?ne svjetlosti je provodnik s visokom ta?kom topljenja, koji se nalazi u sijalici. Iz njega je prethodno ispumpan zrak, umjesto toga, boca je napunjena inertnim plinom. Prolaze?i kroz lampu, elektri?na struja emituje tok svjetlosti.

Su?tina funkcionisanja

Koji je princip rada ?arulje sa ?arnom niti? Le?i u ?injenici da tokom elektri?na struja kroz telo za grejanje, element se zagreva, dok se sam zagreva volframova nit. Ona je ta koja, prema Planckovom zakonu, emituje zra?enje toplotnog i elektromagnetnog tipa. Da biste stvorili punopravni sjaj, potrebno je zagrijati volframovu nit na nekoliko stotina stupnjeva. Kako temperatura pada, spektar postaje crven.

Prve ?arulje sa ?arnom niti imale su mnoge nedostatke. Na primjer, bilo je te?ko regulirati temperaturu, zbog ?ega su lampe brzo otkazale.

Tehni?ke karakteristike

Kakav je dizajn moderne ?arulje sa ?arnom niti? Od kada je postala prvi izvor svjetlosti, ima dovoljno jednostavan dizajn. Glavni elementi lampe su:

• tijelo sjaja;
• tikvica;
• strujni ulazi.

Trenutno su razvijene razli?ite modifikacije, u lampu je uveden osigura?, koji je veza. Za proizvodnju ovog dijela koristi se legura ?eljeza i nikla. Karika je zavarena u strujni ulazni krak kako bi se sprije?ilo uni?tavanje staklene sijalice kada se volframova nit zagrije.

Uzimaju?i u obzir glavne prednosti i nedostatke ?arulja sa ?arnom niti, napominjemo da su od njihovog nastanka lampe zna?ajno modernizirane. Na primjer, zbog upotrebe osigura?a, smanjena je vjerojatnost brzog uni?tenja svjetiljke.

Glavni nedostatak takvih rasvjetnih elemenata je njihova visoka potro?nja energije. Zbog toga se sada koriste mnogo rje?e.

Kako su se pojavili umjetni izvori svjetlosti

Istorija ?arulja sa ?arnom niti povezana je sa mnogim izumiteljima. Prije vremena kada je ruski fizi?ar Aleksandar Lodygin po?eo raditi na njegovom stvaranju, ve? su razvijeni prvi modeli ?arulja sa ?arnom niti. Godine 1809. engleski izumitelj Delarue razvio je model koji je bio opremljen platinastom spiralom. Istorija sijalica sa ?arnom niti povezana je i sa pronalaza?em Heinrichom Goebelom. U uzorku koji je izradio Nijemac, ugljenisana bambusova nit je stavljena u posudu iz koje je prethodno ispumpan zrak. Goebel je petnaest godina modernizirao svoj model ?arulje sa ?arnom niti. Uspio je nabaviti radnu verziju sijalice sa ?arnom niti. Lodygin je postigao visokokvalitetan sjaj karbonske ?ipke smje?tene u staklenu posudu iz koje je uklonjen zrak.

Prakti?na varijanta modela

Prve ?arulje sa ?arnom niti koje su se mogle proizvoditi u velikim koli?inama pojavile su se u Engleskoj krajem devetnaestog stolje?a. Joseph Wilson Swan je ?ak uspio dobiti patent za vlastiti dizajn.

Govore?i o onima koji su izumili ?arulju sa ?arnom niti, potrebno je zadr?ati se i na eksperimentima koje je proveo Thomas Edison.

Poku?ao je koristiti kao filament razni materijali. Upravo je ovaj nau?nik predlo?io platinasti filament kao filament.

Ovaj izum ?arulje sa ?arnom niti postao je nova faza u oblasti elektri?ne energije. U po?etku su Edisonove lampe radile samo ?etrdeset sati, ali su unato? tome brzo zamijenile plinsko osvjetljenje.

U periodu kada se Edison bavio svojim istra?ivanjem, u Rusiji je Alexander Lodygin uspio stvoriti nekoliko razne vrste lampe, u kojima su vatrostalni metali igrali ulogu niti.

Istorija ?arulja sa ?arnom niti ukazuje da je ruski izumitelj prvi po?eo koristiti vatrostalne metale u obliku tijela sa ?arnom niti.

Osim volframa, Lodygin je eksperimentirao i s molibdenom, uvijaju?i ga u obliku spirale.

Specifi?nosti Lodygin lampe

Moderne analoge karakterizira odli?an svjetlosni tok, kao i visokokvalitetna reprodukcija boja. Njihov odnos korisna akcija iznosi 15% sa najve?a vrijednost temperatura grejanja. Takvi izvori svjetlosti za svoj rad tro?e zna?ajnu koli?inu elektri?na energija, tako da se njihov rad obavlja ne vi?e od 1000 sati. Ovo se vi?e nego isplati s niskom cijenom lampi, stoga, uprkos raznovrsnosti izvora umjetne rasvjete predstavljenih na moderno tr?i?te, i dalje se smatraju popularnim i tra?enim me?u kupcima.

Zanimljive ?injenice iz istorije lampe sa ?arnom niti

Krajem devetnaestog veka, Didrihson je uspeo da napravi zna?ajne promene u modelu koji je predlo?io ruski pronalaza? Lodigin. Izvr?io je potpuno ispumpavanje zraka iz nje, koristio nekoliko dla?ica u lampi odjednom.

Takvo pobolj?anje omogu?ilo je kori?tenje lampe ?ak i kada je jedna od vlasi izgorjela.

Engleski in?enjer Joseph Wilson Swan posjeduje patent koji potvr?uje njegovu izradu lampe od karbonskih vlakana.

Vlakno se nalazilo u atmosferi razrije?enog kisika, zbog ?ega je svjetlost bila svjetlija i ujedna?enija.

U drugoj polovini devetnaestog veka, Edison, pored same lampe, izume rotacioni prekida? za doma?instvo.

?iroka pojava lampi na tr?i?tu

Od kraja devetnaestog veka po?ele su se pojavljivati lampe u kojima su se kao filamenti koristili oksidi itrijuma, cirkonijuma, torijuma i magnezijuma.

Po?etkom pro?log stolje?a ma?arski istra?iva?i Sandor Yust i Franjo Hanaman dobili su patent za kori?tenje volframove niti u ?aruljama sa ?arnom niti. U ovoj zemlji su napravljene prve kopije takvih lampi, koje su u?le na veliko tr?i?te.

U SAD su u istom vremenskom periodu izgra?ene i pokrenute fabrike koje su se bavile proizvodnjom titana, volframa, hroma, elektrohemijskom redukcijom.

Visoka cijena volframa napravila je vlastita prilago?avanja brzini uvo?enja ?arulja sa ?arnom niti u svakodnevni ?ivot.

Godine 1910. razvio se Coolidge nova tehnologija proizvodnja tankih volframovih filamenata, ?to je doprinijelo jeftinijoj proizvodnji vje?ta?ke lampe?arulja.

Problem njegovog brzog isparavanja rije?io je ameri?ki nau?nik Irving Langmuir. Oni su bili ti koji su uveli industrijska proizvodnja punjenje staklenih tikvica inertnim plinom, ?to je produ?ilo vijek trajanja lampe, u?inilo ih je jeftinijim.

Efikasnost

Gotovo sva energija koja se dobije u lampi postepeno se pretvara u toplotno zra?enje. Efikasnost dosti?e 15 posto temperaturni indeks 15 posto.

Kako temperatura raste, efikasnost se pove?ava, ali to uzrokuje zna?ajno smanjenje vijeka trajanja lampe.

Na 2700 K, period pune upotrebe izvora umjetne svjetlosti je 1000 sati, a na 3400 K - nekoliko sati.

Kako bi se pove?ala trajnost ?arulje sa ?arnom niti, programeri predla?u smanjenje vrijednosti napona napajanja. Naravno, u ovom slu?aju, efikasnost ?e se tako?e smanjiti za oko 4-5 puta. In?enjeri koriste ovaj efekat u slu?ajevima kada je potrebno pouzdano osvjetljenje minimalne svjetline. Na primjer, ovo vrijedi za ve?ernje i no?no osvjetljenje. gradili?ta, stepenice.

Za to, oni provode serijska veza?arulja naizmjeni?ne struje sa diodom, koja garantira dovod struje do lampe za polovinu cjelokupnog perioda napajanja strujom.

S obzirom da je cijena obi?na lampa?arulja je znatno kra?a od svog prosje?nog vijeka trajanja, nabavka takvih izvora rasvjete mo?e se smatrati prili?no profitabilnom mjerom.

Zaklju?ak

Istorija pojavljivanja modela elektri?ne lampe na koju smo navikli povezana je sa imenima mnogih ruskih i stranih nau?nika i pronalaza?a. Dva veka ovo vje?ta?ki izvor rasvjeta je podvrgnuta transformacijama, modernizaciji, ?ija je svrha bila pove?ati radni vijek ure?aja, smanjiti njegovu cijenu.

Najve?e tro?enje niti se opa?a u slu?aju o?trog dovoda napona na lampu. Kako bi rije?ili ovaj problem, pronalaza?i su po?eli da snabdevaju lampe raznim ure?ajima koji garantuju njihov nesmetan start.

Kada je hladno, volframova nit ima otpornost koja je samo dva puta ve?a od otpornosti aluminijuma. Kako bi izbjegli vrhunce snage, dizajneri koriste termistore ?iji otpor opada kako temperatura raste.

Za lampe niskog napona jednaka snaga vijek trajanja i svjetlosna snaga su mnogo ve?i, jer imaju ve?i popre?ni presjek tijela sa ?arnom niti. U rasvjetnim tijelima dizajniranim za mnoge lampe, efikasno je spojiti nekoliko sijalica ni?eg napona u seriju. Na primjer, umjesto ?est 60 W lampi povezanih paralelno, mo?ete koristiti samo tri.

Svakako, danas ih ima razni modeli elektri?ne lampe, koji su mnogo efikasniji od obi?ne sijalice, izmi?ljen za vrijeme Lodygina i Edisona.

Uprkos aktivnom nastupu ?tednih sijalica, ?arulje sa ?arnom niti ostaju daleko naj?e??i izvor svjetlosti. Osnovni dizajn elektri?ne ?arulje sa ?arnom niti nije se mijenjao vi?e od 100 godina i sastoji se od baze, kontaktnih vodi?a i staklene sijalice koja ?titi tanku spiralu niti od izlaganja. okru?enje. Princip rada sijalica sa ?arnom niti zasniva se na opti?kom zra?enju dobijenom od zagrejanog do visoke temperature provodnika u inertnom okru?enju.

Pri?a

Prvi elektri?ni izvor Sveta - elektri?ni luk osvijetlio je 1802. ruski nau?nik V.V. Petrov. Kao izvor struje koristio je ogroman baterija od 2100 bakarno-cink elemenata, nazvanih po jednom od tvoraca elektri?ne energije Volti, "voltaik". Petrov je koristio par karbonskih ?ipki povezanih na razli?ite polove galvanske baterije. Kada su se krajevi ?tapova pribli?ili na blisku udaljenost, kroz zra?ni raspor je probilo elektri?no pra?njenje, dok su krajevi ?ipki postali bijeli u?areni, a izme?u njih se pojavio vatreni luk. Bilo je te?ko koristiti takvu lampu - karbonske ?ipke su brzo i neravnomjerno gorjele, a luk je davao previ?e vru?u i jaku svjetlost.

Aleksandar Nikolajevi? Lodigin je 1872. godine podneo prijavu, a zatim dobio patent (br. 1619, od 11. jula 1874.) za ure?aj - lampu sa ?arnom niti i metodu jeftinog elektri?nog osvetljenja. Ovaj izum je patentirao prvo u Rusiji, a potom iu Austriji, Velikoj Britaniji, Francuskoj, Belgiji. U Lodygin lampi, tijelo za grijanje bilo je tanak ?tap od retortnog uglja postavljen ispod staklenog poklopca. Godine 1875. Lodyginove sijalice osvijetlile su Floranovu radnju u ulici Bolshaya Morskaya u Sankt Peterburgu, kojoj je pripala ?ast da postane prva trgovina na svijetu s elektri?nim osvjetljenjem. Prva u Rusiji instalacija spolja?njeg elektri?nog osvetljenja sa lu?nim lampama pu?tena je u rad 10. maja 1880. godine na Litejnom mostu u Sankt Peterburgu. Lodyginove sijalice su slu?ile oko dva mjeseca dok ugalj nije pregorio (u Lodyginovoj novoj lampi bilo je ?etiri takva uglja - kada je jedan ugalj izgorio, njegovo mjesto je zauzeo drugi).

Ruski nau?nik Pavel Nikolajevi? Jablo?kov postavio je ugljene ?ipke paralelno, odvajaju?i ih slojem gline, koja je postepeno isparavala. Jablo?kovove "svije?e" gorjele su prekrasnom ru?i?astom i ljubi?asta. Godine 1877. osvijetlili su jednu od glavnih ulica u Parizu. I elektri?na rasvjeta se po?ela zvati "la lumiere russe" - "rusko svjetlo".

Ipak, izumitelj moderne elektri?ne sijalice zove se Thomas Edison. 1. januara 1880. godine u Menlo Parku (SAD) odr?ana je demonstracija elektri?ne rasvjete za ku?e i ulice, koju je predlo?io Thomas Edison, kojoj je prisustvovalo tri hiljade ljudi. Edison je napravio najva?nija pobolj?anja u dizajnu Lodyginove ?arulje sa ?arnom niti: postigao je zna?ajno uklanjanje zraka iz lampe, zbog ?ega je ?arna nit sijala bez izgaranja.

Edison je dizajnirao dobro poznato postolje s navojem moderne lampe, koji je dobio ime po njemu. Danas je od punog imena sa?uvano samo prvo slovo "E" u njegovoj oznaci. Osim toga, Edison je predlo?io sistem za proizvodnju i distribuciju elektri?ne energije za rasvjetu.

Pobolj?anje lampe sa ?arnom niti nastavlja se do danas. Umjesto uglja, filamenti su se po?eli proizvoditi od metala otpornih na toplinu - prvo od osmijuma i tantala, a zatim od volframa. Za smanjenje isparavanja i pobolj?anje snage od 1910-ih, metalni konac nau?io kako se uvijati u pojedina?ne spirale koje se ponavljaju. Kako bi se sprije?ilo da se metalne pare talo?e na staklu, tikvice su ga po?ele puniti du?ikom ili inertnim plinovima.

Sve to je omogu?ilo pove?anje svjetlosne efikasnosti ?arulja sa ?arnom niti sa originalnih 4-6 na 10-15 lm/W, a vijek trajanja sa 50-100 na sada ve? poznatu vrijednost od 1000 sati. termi?ki princip dobijanje svetlosti je na?lo primenu u halogene lampe?arulja.

Bilje?ka. Za?to vru?i metal svijetli? Prema kvantna teorija, ako se elektronu na bilo koji na?in prenese dovoljna energija, on ?e pre?i na vi?i energetski nivo, a nakon 10–13 s ?e se vratiti u prvobitno osnovno stanje, emituju?i foton. Ova ?injenica nije samo zbog sjaja vrelog metala, ve? i zbog "hladne" fluorescencije krijesnica, u kojoj se elektroni pobu?uju zbog energije cijepanja ATP-a, kao i zbog sjaja fosfora koji je bio u sunce koje emituje zeleno svetlo u mraku.

Tehni?ke informacije

Svjetlosna efikasnost ?arulja sa ?arnom niti je relativno niska. Najni?a je me?u modernim elektri?nim lampama i kre?e se u rasponu od 4 do 15 lm/W. Visoka svjetlina niti, u kombinaciji s njegovom minijaturnom veli?inom, omogu?ava kori?tenje ?arulja sa ?arnom niti u opti?ki sistemi i reflektori. ?arulje sa ?arnom niti imaju ?irok raspon nazivnih napona i snaga. Ova vrsta lampe mo?e raditi u ?irokom rasponu temperatura okoline, ?to je ograni?eno samo otporno??u na toplinu materijala kori?tenih u njegovoj proizvodnji (-100...+300°C). Svjetlosni tok ?arulja sa ?arnom niti regulira se promjenom radnog napona, ?to se mo?e posti?i dimmerom (dimerom) bilo kojeg dizajna.

Me?utim, nedostatak je visoka radna temperatura i koli?inu toplote koja se stvara tokom rada. ?arulje sa ?arnom niti su osjetljive na ulazak vode, jer ?e dio staklene sijalice puknuti zbog naglog hla?enja i potencijalno su opasne od po?ara zbog visokih radnih temperatura.

Do danas je u svijetu zabilje?en stalni trend smanjenja udjela sijalica sa ?arnom niti u ukupnom rasvjetna tijela. U profesionalnom sektoru tr?i?ta rasvjete u razvijenim zemljama ovaj udio ve? danas ne prelazi 10%, zamjenjuju?i ga ekonomi?nijim halogenim i LED rasvjetnim ure?ajima.