cine a inventat pic întortocheat de sârmă în interiorul becului?
cu toții am aflat în istoriclasele noastre că Thomas Edison a inventat becul în 1879 și că primul filament de succes a fost o bucată carbonizată de fir de bumbac care a ars timp de 13,5 ore. Astăzi, filamentele becurilor nu sunt ceva la care ne gândim,cu excepția cazului în care se ard, dar dezvoltarea lor timpurie este o poveste fascinantă a chimiei și științei materialelor din secolul 19.
Edison a decis să dezvolte un sistem de iluminat incandescent într-un moment în care a fost recunoscut drept cel mai important inventator Național al echipamentelor telegrafice. Până în toamna anului 1877, Edison a dezvoltat câteva obiective critice și a anunțat presei că va avea în curând un sistem comercial de succes.
el a concluzionat că era nevoie de un regulator de curent pentru a preveni supraîncălzirea filamentului bulbns. Fie un dispozitiv de expansiune termică, fie un releu de stil telegrafic ar putea fi utilizat pentru a deschide circuitul atunci când curentul a fostprea mare. Întreruptoareprotecția fiecărui filament însemna că becurile ar trebui să fie conectate în paralel.
din fericire, Edison știa destul de multe despre legile Joulens și Ohmns pentru a recunoaște că lămpile cu rezistență ridicată ar funcționa cel mai eficient în circuitele paralele. Experimentele efectuate în laboratoarele Menlo Park, New Jersey, au arătat că un consum de energie filamentns a fost proporțional cusuprafața sa radiantă, nu rezistența sa. Cu alte cuvinte, lămpile cu rezistență ridicată nu ar necesita mai multenergie decât cele cu rezistență scăzută. Scăderea suprafeței radiante a produs de fapt mai multă lumină. Astfel, filamentul ideal ar fi de-a lungul, sârmă subțire cu rezistență ridicată. Și odată ce a ajuns la acest punct în octombrie 1878, Edison a crezut astalumina incandescentă a fost la fel de bună ca și inventată deja.
când Edison și-a început proiectul de iluminat în 1877, aproximativ douăzeci de Inventatori construiseră deja becuri cu filamente de platină sau iridiu încălzite în aer sau filamente de carbon încălzite în vid. Platina a fost materialul ideal. Avea un punct de topire ridicat, putea fi înfășurat într-o bobină strânsă și a rezistat oxidării. Carbonul pe de altă parte a fost prea ușor oxidat și dificil de protejat cu tehnologiile actuale de vid. Inventatorii anteriori au încercat fără succes să rezolve această problemă folosind carbonfilamente în atmosfere de azot și chiar hidrocarburi.
pentru a depăși platinumneledison a încercat să găsească noi surse și să dezvolte aliaje de platină. Ambele eforturi au eșuat, la fel ca și încercările de autilizați metale mai puțin costisitoare. În acest timp, presa, care ajunsese să aștepte minuni de la Edison (o viziune pe care Edison însuși o încuraja puternic) devenea nerăbdătoare pentru rezultate.
este cu mult dincolo de domeniul de aplicare al acestui articol pentru a descrie lucrările Edisons 1878 privind generatoarele electrice,generând publicitate și modul în care a fost aranjat sprijinul financiar pentru sistemul de iluminat incandescent. Este suficient să spunem că aceste eforturi au fost esențiale pentru finalizarea proiectului.
în timp ce lucra cu filamente metalice, Edison și personalul său au făcut una dintre cele mai importante contribuții la chimie. Examinările microscopice și chimice ale filamentelor din aliaj de platină / iridiu care au fost încălzite în aer au arătat că oxidarea a fost o problemă majoră. Metalul părea să adsorbă gazeîn timpul încălzirii și că punctul său de topire depinde de cantitatea de gaz dinporii săi. Ceea ce era evident necesara fost o pompă de vid mai bună.
prin combinarea literaturii științifice, personalul Menlo Park a aflat că cele mai bune două pompe au fost tipurile de mercur frengel și Geissler. Incapabil să le achiziționeze, Edison a comandat o firmă de suflare a sticlei pentru a construi pompe noi care să combine cele mai bune caracteristici ale ambelor. A fost adăugat un ecartament McLeod, iar laboratorul a avut în curând cea mai eficientă pompă de vid worlds (deși uneori temperamentală).
încălzirea platinei într-un vid mai bun a degazat filamentele și, la rândul lor, le-a permis să fie mai subțiri și să reziste la temperaturi mai ridicate. De asemenea, ar face sistemul mai ieftin, deoarece întrerupătoarele individuale nu mai erau necesare pentru fiecare lampă.
Edison a prezentat în cele din urmă lucrarea sa privind gazele din metale Asociației Americane pentru progresul științei. Este recunoscut ca ao contribuție majoră la chimia metalelor. Cu toate acestea, toate aceste lucrări nu au rezolvat problemacostul platinelor.
înarmat cu o pompă de vid mai bună, Edison a apelat acum la carbon ca potențial filament. El a căutat o fibră naturală care ar putea fi carbonizată. Printre numeroasele fibre încercate au fost firele de păr umane, firele de păr de animale, cornul tăiat subțire, toate tipurile de fire și exemplarele botanice din întreaga lume. Pentru a-și îmbunătăți puterea,Edison a încercat impregnarea fibrelor carbonizate cu bomboane de rocă, ulei de balenă,ulei de bumbac și orice număr de hidrocarburi. În cele din urmă, fibra cea mai de succes sa dovedit a fi subțirefelii tăiate de bambus.
între timp, presa,publicul și susținătorii financiari deveneau nerăbdători. Edison avea nevoie de becuri pentru proiectele sale demonstrative.Și astfel primele becuri aveau filamente de hârtie carbonizate. Chiar și cea mai bună hârtie a avut o neregularitatedistribuția fibrelor și a variat în grosime. Filamentele de hârtie au durat doar aproximativ 300 de ore.
este în acest moment că theresearch împărțit în două căi foarte diferite. Inspirat de idealul secolului al XIX-lea al unui bogatlumea naturală care era plină de lucruri bune pentru întreaga omenire, Edison a căutat fibră naturală undeva în atelierul Atotputernic al lui godns. Rivalii săi au încercat să creeze unul sintetic.
după cum au văzut-o, numai filamentul de carbon anamorf, dens și complet uniform ar oferi o iluminare de lungă durată. Nu naturalfiber ar putea îndeplini vreodată aceste cerințe.
Edisons două rivalități principale au fost William Sawyer din New York și Edward Weston din Newark, New Jersey. Weston era originar din Anglia care a venitîn Statele Unite ca un tânăr de douăzeci de ani în 1870. Sa stabilit la New York, unde a fost primulpoziția a fost cu un producător de produse chimice fotografice. Șansa de a restructura o companie aproape falimentară a condus Weston în domeniul electrochimiei. De atunci nu existasursă fiabilă de curent electric, Weston a început să-și construiască propriile dinamuri,care la rândul său au devenit afacerea sa principală.
s-a mutat în Newark, NewJersey în 1875 și până în 1877 a achiziționat o fostă sinagogă pe strada Washington pentru a fi folosită ca prima uzină de mașini electrice a națiunii. Înarmat cu dinamuri bune și o foarte bună cunoaștere a chimiei, Weston a preluat provocarea electricăluminarea cu un an înainte de Edison.
mulți cititori ai indicatorului îl vor recunoaște pe Weston ca inventator al NormalCell (unitatea standard a unui volt) și fondator al Weston InstrumentCompany, unul dintre cei mai importanți producători de instrumente electrice din lume. Ambele acestearealizările au fost în viitor.
deși primele sale succese comerciale ar fi cu lumini de arc în aer liber, Weston a lucrat, de asemenea, pentru a dezvolta o lumină incandescentă pentru uz interior. Primele sale filamente de becuri au fost făcute prin stoarcereamestec de praf de carbon și gudron printr-o deschidere îngustă. Dar când aceste fibre s-au doveditneomogene, Weston s-a gândit la zilele sale de chimist fotografic și a rezolvat pentru a încerca celuloidul.
Celuloidul este fabricat decombinând celuloză nitrată cu camfor sub căldură și presiune ridicată. Deoarece este foarte inflamabil, a fost necesară o formă stabilă pentru utilizare ca filament. Weston a argumentat că, deoarece materia primă a fost oxidată, tratamentul cu un agent reducător ar de-nitrifica și transforma celuloidul înapoi în celuloză. În septembrie 1882, el a brevetat un proces în care celuloidul a fost scufundat în băi care conțineau sulfură de amoniu hidrat, clorură feroasă sau sulfat feros. Potrivit inventatorului, materialul rezultat a fost neinflamabil, dens, flexibil și dur.
filamentele au fost tăiate dinfoi din acest material, pe care Weston le-a numit tamidine inktokt. Filamentele au fost încălzite pentru a îndepărta gazele dizolvate, carbonizate și, în cele din urmă, au capetele placate cu cupru.
spre deosebire de Weston, care era un om de știință instruit, și Edison, care era un cercetător foarte disciplinat, WilliamSawyer a fost jurnalist și inventator cu jumătate de normă al echipamentelor telegrafice. În ciuda finanțării limitate, a înțelegerii teoretice slabe și a unei probleme de băut, Sawyer a reușit să producă un bec de lucru cu un filament de carbon. Dar el și susținătorii săi și-au grăbit becurile în producție fără să-și facă timp pentru a-și rafina produsul sau tehnicile de producție. Au fost forțați să renunțe la proiectiunie din 1878.
Sawyer a creat unulproces care a fost vital pentru producția de filamente de carbon, le-a făcut reparații de sine. Încălzirea ușoară a filamentelor într-o atmosferă de hidrocarburi a făcut ca punctele slabe și semnele de suprafață să se încălzească și să strălucească puternic. Carbonul a fost depus pe aceste pete până când întregul filament a avut o secțiune transversală uniformă. Weston a făcut aceeași descoperire cam în același timpdar Sawyer a fost primul care a brevetat procesul.
între timp, înapoi la MenloPark, Edison nu fusese inactiv. Odată ce bambusul sa dovedit a fi eficientfilament, sa făcut o altă căutare pentru speciile optime. În primul rând, specimene de iarbă tropicalăspecii care ar putea fi obținute în Statele Unite au fost încercate. Agenții au fost apoi trimiși în Cuba și Sudamerica pentru a vâna ierburi tropicale. William H. Moore a fost trimis în Japonia și China pentru a obține mai mult exoticsoiuri de bambus. După o căutare exhaustivă, a fost semnat un contract cu un cultivator japonez în apropierekyoto. Înainte de sfârșitul căutării filamentelor, au fost încercate aproximativ 6000 de specii de bambus.
oamenii de știință instruiți și-au aruncat capul peste căutarea bambusului Edisons, iar detractorii săi au arătat că efortul este o pierdere monumentală de timp. Au ratat un punct important, chiar dacă căutarea nu a reușit să genereze un singur filament utilizabil, a generat cantități uriașe de publicitate. Edison a făcut un punct de a fi pe thepier ori de câte ori unul dintre vânătorii săi filament întors acasă, apoi cu presswatching, el a întrebat cu voce tare omul despre rezultatele sale. Edison a fost, de asemenea, un cititor pasionat de JulesVernens romane și căutarea la nivel mondial prin munți și jungle a fost likeliving afară una dintre parcele Vernens.
și filamentele japoneze au funcționat bine. Până în 1880, Edison a fostproducând becuri care ar putea dura până la 1500 de ore.
chiar dacă ultimii vânători de filamente isonne se întorceau în New Jersey, industriașul HiramMaxim (mai târziu renumit pentru mitralierele sale) fabrica becuri cu filamente Tamidine. Drepturi de autor din aceste filamente s-au dovedit extrem de valoroase pentru Weston. Cu o durată de până la 2000 de ore, Tamidina a devenit rapid o provocare competitivă serioasă pentru bambus și alte fibre vegetale. Până laintroducerea filamentelor de tungsten, multe dintre becurile worlds au fost făcute cu acest material.
în 1906, General Electricau introdus becuri incandescente cu filamente de tungsten.
dintre cei douăzeci și ceva de inventatori care lucraseră la lumini incandescente înainte de Edison, majoritatea sunt amintite doar în cărțile de istorie mai bune. Edward Weston ar fi putut avea filamentul mai bun, dar lackededisonsons sprijin financiar impresionant și Presă favorabilă. Deși i s-au acordat Contractele pentru iluminatul străzilor Newarkns și mai târziu Podul Brooklyn, Weston a renunțat în cele din urmă la activitatea de iluminat și și-a îndreptat atenția către instrumentele de măsurare electrică. Compania WestonInstrument a fost fondată în 1888. Fabrica lor de la colțul Newarkns Plane și Orange Streets a transformat mii de instrumente. Portofoliul de brevete Westonns a inclus progrese în galvanizare, contoare electrice, siguranțe, Baterii și motoare. Faima crescândă a Westonns Newark research laboratory a spus că l-a determinat pe Edison să abandoneze Menlo Park și să construiască facilitățile de cercetare hugeresearch Din West Orange, New Jersey.