Консультация № 179162
20.06.2010, 18:16
0.00 руб.
0 7 1
Здравствуйте уважаемые эксперты помогите с задачей:
Две электрические лампочки одинаковой мощности, рассчитанные на напряжение U0, включены последовательно в сеть с напряжением U0. Одна из лампочек имеет металлическую нить накаливания, а другая — угольную. Какая лампочка будет накалена сильнее?

Обсуждение

давно
Посетитель
226425
1567
20.06.2010, 22:00
общий
это ответ
Здравствуйте, 4ever09.
Будем думать, что накал лампы зависит от выделяющейся мощности.
При последовательном соединении двух ламп сила тока в обеих лампах одинакова и мощность тока зависит от сопротивления
P=I2*R (1)
Чем больше сопротивление, тем больше мощность (степень накала).
При нормальном подключении ламп (к сети с напряжением U0) сила тока, протекающего в лампах одинакова, то же относится и к сопротивлениям ламп.
При последовательном включении напряжение между лампами делится не равномерно, т.к. температура накала уменьшается. При этом уменьшается сопротивление металлической нити.
Как известно, сопротивление металлов зависит от температуры:
R=R0*(1+[$945$]*[$916$]t) ; [$945$] - температурный коэффициент сопротивления металла, [$916$]t = t-t0 - разность температур. (Например, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания в рабочем состоянии примерно в 13 раз больше, чем сопротивление холодной нити. При этом нить лампы нагревается примерно до 2400[$186$]С.)
Сопротивление угольной нити наоборот увеличивается, (т.к. уголь - полупроводниковый материал) и оказывается больше, чем сопротивление металлической нити.
Тогда, в соответствии с формулой (1) угольная нить будет выделять и большую тепловую мощность.

Удачи

Об авторе:
С уважением
shvetski
давно
Модератор
156417
2175
21.06.2010, 00:14
общий
Shvetski:
Сопротивление угольной нити не изменяется

Ну почему же? При увеличении температуры сопротивление полупроводников падает, следовательно, при охлаждении сопротивление возрастает. Где-то читал, что из-за этого лампы с угольной нитью очень долго разгораются.
давно
Посетитель
226425
1567
21.06.2010, 01:39
общий
Химик CH:
Да, конечно же, у полупроводников сопротивление при увеличении температуры уменьшается, но ... просмотрев имеющиеся у меня справочники, я не нашел полупроводника "уголь" - есть Графит, есть алмаз, но уголь... хотя что это еще может быть, как не полупроводник... в 4-й то группе. И в реале никогда не приходилось видеть таких ламп.
Всё от необразованности
Но вывод в задаче от этого не изменится.
Ответ немного подправлю сейчас.
кремний, германий, ... уголь
спасибо
Об авторе:
С уважением
shvetski
давно
Модератор
156417
2175
21.06.2010, 01:55
общий
Shvetski:
Так там в основом и будут фрагменты графита. Ещё могут встречаться карбин и (в зависимости от сорта угля) всякая полиароматика, нередко гетероциклическая, что также обладает системой делокализованных электронов. Короче, уголь (хотя не совсем представляю, как из него можно нить сделать, чтобы та не рассыпалась) должен иметь электропроводность примерно как у графита (только без ярко выраженной анизотропии).
давно
Посетитель
226425
1567
21.06.2010, 02:04
общий
Химик CH:
Вот здесь про угольную нить - "обугленная бамбуковая нить" - но ведь это же не углерод и не графит с алмазом ... Реально видеть приходилось только дуговые лампы с угольными стержнями. Но, называя так эти вещи - "угольные стержни" и даже пользуясь ими (показывал демонстрации с электрической дугой) я, к стыду своему, совершенно не представляю что это такое в действительности.
Уважаемый Химик, когда древесина обгорит, что получается? Углерод?
Об авторе:
С уважением
shvetski
давно
Посетитель
226425
1567
21.06.2010, 02:43
общий
Химик CH:
А вот еще здесь - Это были кусочки ретортного угля, диаметром около 2 миллиметров, зажатые между двумя вертикальными углями из того же материала, диаметром в 6 миллиметров. Что такое ретортный уголь?
Вот десь ретортный уголь - ну да, углерод
Об авторе:
С уважением
shvetski
давно
Модератор
156417
2175
21.06.2010, 12:34
общий
Shvetski:
Конечно, слишком многое завит от условий, но при обугливании должен сперва уходить кислрод (прихватив недостающие до воды атомы водорода), а затем и оставшийся водород (при простом обгорании его забирает кислород воздуха, при вакуумной перегонке может выделяться сам H2 и куча низкомолекулярной органики со значительным содержанием водорода и кислорода). Механизм процесса, видимо, в основном радикальный, поэтому труднопредсказуемый, но новые связи между атомами углерода должны как-то образовываться, и скорее всего будет доминировать наиболее термодинапически стабильная форма - графит (тем более, что содержащийся в древесине лигнин уже содержит бензольные кольца). Конечно, будут и другие полиненасыщенные структуры (содержащие коньюгированные пи-связи - главный источник электропроводности угля) и, возможно, остатки чего-то не до конца окислевшегося.
Уголь - аморфная форма углерода. Но само понятие аморфной формы весьма растяжимое. В данном случае можно говорить о поликристале графита со значительным количеством примесей, большинство из которых также обладает сходной электропроводностью.

[offtop]Вы видели, как сахар реагирует с концентрированной серной кислотой? Образующийся углерод затвердевает далеко не сразу (к тому моменту эта смесь ещё и вспениться успевает из-за следующей стадии процесса - окисления с выделением CO2 и SO2), что свидетельствует о постепенной перекристализации углерода[/offtop]
Форма ответа