Überdenken der Wahl von Wolfram in Glühbirnen

Ich gebe zu, dass Fragen dazu, warum Wolfram in Glühbirnen verwendet wird, sehr häufig sind, aber hoffentlich ist das, was ich hier frage, kein Duplikat.

Ich versuche zu verstehen, welche Eigenschaften von Wolfram es zu einer guten Wahl für ein lichtemittierendes Metall machen, das in Glühbirnen verwendet werden soll, genauer gesagt:

  • Ist Wolfram eine gute Wahl, weil es eine hohe Wärmeleitfähigkeit oder eine hohe Wärmekapazität oder eine niedrige elektrische Leitfähigkeit (also einen hohen Widerstand) oder eine Kombination aller drei ersteren Faktoren hat?
  • Anders formuliert, welche Eigenschaften soll das Metall haben, um sich als guter Lichtstrahler in einer Glühbirne zu qualifizieren?

Letztendlich interessiert mich, wie man darüber argumentieren kann, dh angesichts der Tatsache, dass dieses Objekt Licht mit geringem Energieverbrauch (niedrigen Strömen) emittieren soll, welche Eigenschaften von größter Bedeutung sind. Wenn ich einmal verstanden habe, wie man darüber nachdenkt, hoffe ich, dass ich dieses Verständnis zB auf verschiedene gemeinsame andere Kontexte anwenden kann, nämlich, welche Eigenschaft sollen Laptop-Oberflächen haben? Einige Konstruktionen verwenden Aluminium, andere Kunststoffmaterialien, aber am Ende wollen wir mit einem Laptop die Fähigkeit erreichen, Wärme schnell abzuleiten und das Gehäuse und die Hardware nicht zu überhitzen. Welche Eigenschaften sind also aus dieser Sicht entscheidend für das Material, das wir verwenden werden?

Ich nahm an, dass es hauptsächlich am ungewöhnlich hohen Schmelzpunkt von Wolfram lag. Bei 2500 C wären Kupfer, Eisen oder Aluminium Pfützen am Boden der Glühbirne.
Ja, ich denke, dass Wolfram hauptsächlich wegen seiner sehr hohen Schmelztemperatur ausgewählt wurde. Denken Sie nicht, dass Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität wichtige Faktoren sind. Was die elektrische Leitfähigkeit betrifft, hat Wolfram tatsächlich eine ziemlich hohe elektrische Leitfähigkeit und es gibt nur wenige elementare Metalle, die eine höhere Leitfähigkeit haben (Ag, Cu, Au, Al und Ca), obwohl die elektrische Leitfähigkeit von Wolfram viel geringer ist die normale Glühfadenbetriebstemperatur einer Glühbirne.
Beachten Sie auch, dass eine hohe Schmelztemperatur grundsätzlich mit einem niedrigen Dampfdruck korreliert ist (beide Trends resultieren aus starken Atombindungen). Dieser niedrige Dampfdruck verhindert zusammen mit einem Inertgas im Kolben, dass der Glühfaden verdampft und das Innere des Kolbens schwärzt.

Antworten (1)

Die wichtigsten Faktoren sind

  1. Hoher elektrischer Widerstand im Vergleich zu Cu, Ag und Au (ansonsten braucht man eine hohe Potentialdifferenz, um den gleichen Strom zu bekommen, aus ICH = v / R ).
  2. Höchste Schmelztemperatur aller Metalle, was aus naheliegenden Gründen wünschenswert ist (wie von M. Enns in den Kommentaren ausgeführt ).
  3. Niedrigster Dampfdruck aller Metalle, um ein Verdampfen und damit eine Schwärzung des Kolbens zu verhindern (wie von Chemomechanics in den Kommentaren hervorgehoben ).
  4. Duktilität und hohe Zugfestigkeit , die es ermöglichen, es in dünnen Filamenten zu formen.

Siehe auch die Wiki-Seite .

Ich denke, Sie meinen einen niedrigen elektrischen Widerstand (oder eine hohe elektrische Leitfähigkeit ).
@MarkH Nein, ein ausreichend hoher spezifischer Widerstand. Ein unterschiedlicher spezifischer Widerstand kann jedoch durch Verwendung einer anderen Länge und/oder Dicke des Filaments kompensiert werden. Aber vielleicht wäre ein Filament aus Kupfer zu lang oder zu dünn, weil sein spezifischer Widerstand zu niedrig ist.
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