Номер 48.1, страница 109 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Электрические явления - номер 48.1, страница 109.

Условие.

Задание 48.1. Ответьте на вопросы.

Из какого материала изготавливается спираль лампы накаливания и какова его температура плавления?

Почему спираль лампы накаливания должна изготовляться из тугоплавкого материала?

Почему спираль в лампе накаливания должна нагреваться до высоких температур?

Каким газом наполняют колбу лампы?

Что происходит, если в колбе лампы нет никакого газа?

Кто изобрёл электрическую лампу накаливания?

Почему эти лампы называют лампами с низкой световой отдачей?

Решение.

Из какого материала изготавливается спираль лампы накаливания и какова его температура плавления?
Спираль (нить накала) в лампе накаливания изготавливается из вольфрама. Вольфрам является самым тугоплавким из всех металлов, что позволяет ему выдерживать очень высокие рабочие температуры, не плавясь. Температура плавления вольфрама составляет примерно 3422 °C (или 3695 К).
Ответ: Спираль изготавливается из вольфрама, температура плавления которого составляет 3422 °C.

Почему спираль лампы накаливания должна изготовляться из тугоплавкого материала?
Принцип работы лампы накаливания основан на нагреве спирали электрическим током до такой высокой температуры, при которой она начинает ярко светиться. Рабочая температура спирали достигает 2000–3000 °C. Чтобы спираль при такой температуре не расплавилась и не разрушилась, она должна быть изготовлена из материала с очень высокой температурой плавления, то есть из тугоплавкого материала.
Ответ: Чтобы спираль не плавилась при высоких рабочих температурах, необходимых для яркого свечения.

Почему спираль в лампе накаливания должна нагреваться до высоких температур?
Яркость и цвет свечения тела накала напрямую зависят от его температуры. Чем выше температура, тем больше энергии излучается в виде видимого света, а не невидимого инфракрасного излучения (тепла). При высоких температурах спектр излучения смещается в сторону более коротких волн (к синей части спектра), что делает свет более ярким и «белым». Таким образом, для получения достаточного количества видимого света спираль необходимо нагревать до очень высоких температур.
Ответ: Для того чтобы излучать достаточное количество энергии в видимом диапазоне спектра, делая свет ярким.

Каким газом наполняют колбу лампы?
Колбу лампы накаливания обычно наполняют инертным газом или смесью инертных газов. Чаще всего используется смесь азота и аргона. В более мощных и долговечных лампах могут применяться более тяжёлые инертные газы, такие как криптон или ксенон. Эти газы химически неактивны и не вступают в реакцию с раскалённой вольфрамовой нитью.
Ответ: Инертными газами, чаще всего смесью азота и аргона.

Что происходит, если в колбе лампы нет никакого газа?
Если в колбе лампы нет газа (создан вакуум), то при высокой рабочей температуре атомы вольфрама с поверхности раскалённой спирали интенсивно испаряются (происходит процесс сублимации). Эти испарившиеся атомы оседают на более холодной внутренней поверхности стеклянной колбы, вызывая её потемнение. Из-за испарения нить накала становится тоньше и в конце концов перегорает. Поэтому вакуумные лампы имеют значительно меньший срок службы по сравнению с газонаполненными.
Ответ: Вольфрамовая нить быстро испаряется, оседает на стенках колбы, что приводит к её потемнению и быстрому перегоранию лампы.

Кто изобрёл электрическую лампу накаливания?
Изобретение лампы накаливания было результатом работы многих учёных и изобретателей. Русский электротехник Александр Николаевич Лодыгин в 1874 году получил патент на лампу с угольным стержнем. Американский изобретатель Томас Эдисон в 1879 году создал коммерчески успешную лампу с угольной нитью из бамбукового волокна, которая отличалась большим сроком службы, и разработал всю инфраструктуру для системы электрического освещения. Поэтому часто создание практически применимой лампы связывают с именем Эдисона, но вклад Лодыгина также является фундаментальным.
Ответ: Первую лампу запатентовал А.Н. Лодыгин, а коммерчески успешную и долговечную модель создал Т. Эдисон.

Почему эти лампы называют лампами с низкой световой отдачей?
Световая отдача — это показатель эффективности преобразования электрической энергии в видимый свет. У ламп накаливания большая часть (около 95%) потребляемой электроэнергии преобразуется не в свет, а в тепло (инфракрасное излучение). Лишь малая доля, около 5%, превращается в видимое излучение. Из-за такого низкого коэффициента полезного действия (КПД) в части производства света их и называют лампами с низкой световой отдачей. Для сравнения, световая отдача светодиодных ламп в 5-10 раз выше.
Ответ: Потому что они преобразуют в видимый свет лишь малую часть (около 5%) потребляемой электроэнергии, а остальная энергия теряется в виде тепла.