灯泡变黑是什么物理现象 ,灯泡为什么会变黑黑色的物质是什么

白炽灯是根据电流的热效应工作的,一个梨形的玻璃外壳里面固定有灯丝。

很多人都知道白炽灯是爱迪生发明的,其实,在爱迪生之前,已经有很多人成功制成白炽灯,最初曾用金属铂作灯丝,但铂的熔点只有1772℃,刚达到白炽状态(物体温度达到1700℃以上就发白光,这种状态就叫白炽状态),再继续通电灯丝就会熔断。后来实验用熔点达3500℃的碳作灯丝,但很容易氧化,必须装在抽成真空的玻璃泡里,不过,当时抽气技术落后,玻璃泡中会残存大量氧分子,灯泡亮不了几分钟,就氧化烧断,灯泡寿命很短。

爱迪生的贡献在于最早制造出经济实用的白炽灯,在实验了包括铂在内的几种熔点高的金属以后,又回到了碳,先后实验用什么材料碳化最好,据说实验了1000多种材料。同时下功夫改进抽气机,极大的提高了灯泡内的真空度,到1879年制成用碳化棉作灯丝的真空灯泡,寿命达13.5h,后来又用碳化的竹子纤维作灯丝,使灯泡的寿命提高到上千小时。

1913年美国的米兰尔发明了用金属钨作灯丝的白炽灯,一直沿用至今。

白炽灯发光时温度很高,达2000℃以上,钨的熔点更高,达3410℃,灯泡发光时不至熔断。为防止钨丝高温下氧化,小功率的灯泡都抽成真空。60W以上的灯泡充入氮、氩等气体,可以阻碍钨丝在高温下升华。可将灯丝发光时温度提高到2400℃~2700℃,这固然提高灯泡的亮度,但温度太高,灯丝的升华不可避免,当升华形成的钨蒸气遇到玻璃壁时,就会在玻璃壁上凝华,在玻璃壁上形成一层钨金属膜,必然会影响灯泡的亮度,这就是灯泡变黑的原因。

事实上,制造灯泡时也考虑到灯丝先升华再凝华对灯泡的影响,所以,将灯泡做成梨形,因为升华的钨蒸气会随着气体先向上流动,遇到玻璃壁就发生凝华,附着在灯泡的上部,在灯泡下部凝华的部分减少,延迟了灯泡变黑的时间。


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