V jednom z hasičských sborů v Livermore (Kalifornie, USA) je od roku 1901 v provozu nejstarší žárovka na světě, která slouží jako technické osvětlení. Ručně vyráběná 4wattová lampa se nazývá „Stoleté výročí“ a má dokonce vlastní webovou stránku, kde ji může každý uživatel internetu sledovat zejména prostřednictvím webové kamery – přístroj každých 10 sekund pořídí novou fotografii.
Podívejte se sami, zda žárovka svítí a zjistěte o ní více.
Tajemství dlouhé životnosti lampy, která je zapsána v Guinessově knize rekordů jako nejstarší funkční lampa, spočívá v tom, že nebyla téměř nikdy zhasnutá. S největší pravděpodobností byla žárovka instalována v polovině června 1901 a v roce 22 byla zhasnuta pouze na 1976 minut, když byla z bezpečnostních důvodů přemístěna na jiné místo. Mimochodem, v čele čestného doprovodu při převozu žárovky stál kapitán hasičů; Zúčastnili se ho i další příslušníci útvaru a policie.
Je pozoruhodné, že žárovka byla vyrobena společností ShelbyElectricCo nikoli podle nákresů vynálezce Thomase Alvy Edisona, ale v souladu s prací jeho hlavního konkurenta Adolphe Chailleta. Zařízení používá uhlíkové vlákno jako žhavící prvek a skleněné tělo je foukané ručně. Deborah Katz, profesorka fyziky z Americké námořní akademie (Indianapolis), cituje výsledky studie historických lamp vyrobených společností ShelbyElectric, aby vysvětlila tajemství spolehlivosti lampy. Zásadní rozdíly mezi produkty vyráběnými v těchto letech byly jednak tloušťka vlákna (je 8x tlustší než moderní lampy) a dále použití polovodiče, pravděpodobně na bázi uhlíku. Všimněte si, že když se vlákno nesoucí světlo v dnes vyráběných žárovkách přehřeje, přestane vést elektřinu, zatímco produkty Shelby Electric hoří tím více, čím více se vlákna zahřívají.
Nedostatek cyklů zapínání a vypínání a nepřetržitý provoz byly tedy hlavními důvody dlouhé životnosti žárovky u hasičů v Livermore. Musíte však souhlasit, to nijak neubírá na skutečnosti existence malého, ale velmi reálného zázraku, jehož stáří přesáhlo sto let.
Technologicky není na zázraku Livermore Eternal Lamp nic neobvyklého. Ve světě jsou známé další lampy s dlouhou životností. V Guinessově knize rekordů vydané v roce 1970 je tak uveden model z obchodu v New Yorku vyrobený v roce 1912. V tuto chvíli je však jeho osud neznámý. Na Livermore Lightbulb ale dohlíží celý veřejný výbor, který se nazývá Livermore Lightbulb Centennial Committee. Výbor plánuje, že bude lampa i nadále fungovat co nejdéle. Takže nás všechny možná ještě zastíní.
Mimochodem, obyčejná žárovka vydrží jen asi 1000 hodin.
Je známo, že hlavní příčinou vyhoření žárovky je postupné opotřebení wolframového vlákna. Toto vlákno se zahřeje téměř na bod tání wolframu (3300°C), jinak nelze dosáhnout intenzivního světelného toku. Při této teplotě atomy wolframu v krystalové mřížce intenzivně vibrují a některé z nich se odlomí a jdou do vesmíru a usazují se na stěnách baňky. Postupně se nit ztenčuje a v nejtenčím místě teplota překročí bod tání, nit vyhoří.
Je zřejmé, že pro zvýšení životnosti žárovky je nutné nainstalovat silnější vlákno. Ale zároveň, aby byla zachována odolnost závitu, je nutné zvětšit jeho délku. Zdvojnásobení průměru vlákna vede ke zvýšení hmotnosti wolframu 8krát. A wolfram je drahý kov, takže se ho současní výrobci žárovek snaží zachránit.
Ale je tu ještě jeden důvod opotřebení lampy, o kterém téměř nikdo neví. Faktem je, že tenké sklo baňky umožňuje průchod plynu při zahřívání. K dispozici jsou tabulky pro různá skla a různé plyny při různých teplotách. Například 1 cm2 skleněné plochy o tloušťce 1 mm za 1 s a při tlakovém rozdílu 1 mm Hg. při teplotě 600°C projde 6,5*10 až (-12) cm3 dusíku (hlavní část vzduchu).
Vypočítejme teplotu žárovky běžné 40wattové žárovky, u které je povrch žárovky 200 cm2 a povrch wolframového vlákna je (přibližně) 0,3 cm2, tzn. rozdíl je 660krát.
Pomocí metody výpočtu podle Stefan-Boltzmannova zákona a s přihlédnutím k tomu, že veškeré infračervené záření vlákna ohřívá baňku (viditelné světlo není více než 3 %), získáme teplotu baňky řádově 400 °C ( každý si může ověřit, že tomu tak je, dotykem žhnoucí žárovky v baňce). Dále, vezmeme-li tloušťku skla pláště baňky na 0,5 mm, tlakový rozdíl je 760 mm Hg. a době 1 roku získáme průnik plynu do lampy řádově 4-5 cm.
Během několika let, pokud vlákno nevyhoří, se lampa naplní plynem, dojde k výboji plynu a tím k ostřelování vlákna ionty. Pak tato nit rychleji ztenčí. Aby bylo možné vytvořit žárovku s dlouhou životností, je nutné: nainstalovat silné wolframové vlákno, zvětšit povrch žárovky (v tomto případě se teplota žárovky sníží a klesá únik plynu), zvětšete tloušťku skla žárovky.
Je zřejmé, že tyto podmínky byly v lampě s dlouhou životností splněny. Současní výrobci ale tyto podmínky splnit nechtějí za prvé z důvodu hospodárnosti (wolfram a sklo), za druhé výrobci prostě nemají zájem vyrábět „věčné“ žárovky (jinak „vyhoří“).
