Chi ha inventato il Twisty po ‘ di filo all’interno Thelight lampadina?
Abbiamo tutti imparato nella nostra storiaclassi che Thomas Edison inventò la lampadina nel 1879 e che il primo filamento di successo era un pezzo carbonizzato di filo di cotone che bruciava per 13,5 ore. Oggi, i filamenti delle lampadine non sono qualcosa a cui pensiamo,a meno che non si brucino, ma il loro sviluppo iniziale è un’affascinante storia del 19secolo chimica e scienza dei materiali.
Edison ha deciso di sviluppare un sistema di illuminazione incandescente in un momento in cui è stato riconosciuto come il nationnsforemost inventore di apparecchiature telegrafiche. Nell’autunno del 1877 Edison aveva sviluppato alcune critiche e annunciato alla stampa che avrebbe presto avuto un sistema di successo commerciale.
Ha concluso che era necessario un regolatore di corrente per evitare il surriscaldamento del filamento delle lampadine. O un dispositivo di espansione termica ortelegraph stile relè potrebbe essere utilizzato per aprire il circuito quando la corrente wastoo alto. Gli interruttori di protezione di ogni filamento significava che le lampadine avrebbero dovuto essere cablate in parallelo.
Fortunatamente Edison sapeva abbastanza sulle leggi di Joulens e Ohmns per riconoscere che le lampade ad alta resistenza avrebbero funzionato in modo più efficiente nei circuiti paralleli. Gli esperimenti condotti nei laboratori di Menlo Park, New Jersey, hanno rivelato che un consumo energetico di filamentns era proporzionale alla sua superficie radiante, non alla sua resistenza. In altre parole, le lampade ad alta resistenza non richiederebbero di piùenergia rispetto a quelle a bassa resistenza. Diminuendo la superficie radiante effettivamente prodotto più luce. Così il filamento ideale sarebbe lungo, filo sottile con alta resistenza. E una volta raggiunto questo punto nell’ottobre del 1878, Edison lo credevala luce incandescente era buona come già inventata.
Quando Edison aveva iniziato il suo progetto di illuminazione nel 1877, una ventina di inventori avevano già costruito lampadine con filamenti di platino o iridio riscaldati nell’aria, o carbonfilamenti riscaldati nel vuoto. Il platino era il materiale ideale. Aveva un alto punto di fusione, poteva essere avvolto in una bobina stretta, e resisteva all’ossidazione. Il carbonio d’altra parte era troppo facilmente ossidato e difficile da proteggere con le attuali tecnologie a vuoto. In precedenzagli inventori hanno cercato senza successo di aggirare questo problema utilizzando i carbonfilamenti in azoto e persino atmosfere idrocarburiche.
Per superare platinumnsexpense Edison ha cercato di trovare nuove fonti e sviluppare leghe di platino. Entrambi gli sforzi fallirono, così come i tentativi di utilizzare metalli meno costosi. Da thistime la stampa, che era venuto aspettarsi miracoli da Edison, (un punto di vista whichEdison stesso fortemente incoraggiato) stava diventando impaziente per i risultati.
È ben oltre lo scopo di questo articolo descrivere il lavoro di Edisonns 1878 sui generatori elettrici,generando pubblicità e come è stato organizzato il sostegno finanziario per il sistema di illuminazione ad incandescenza. Basti dire che questi sforzi sono stati fondamentali per portare a termine il progetto.
E ‘ stato durante il lavoro withmetallic filamenti che Edison e il suo staff fatto uno dei loro più importanticontributi alla chimica. Gli esami microscopici e chimici dei filamenti di lega di platino / iridio riscaldati nell’aria hanno rivelato che l’ossidazione era un grosso problema. Il metallo sembrava assorbire gas durante il riscaldamento e che il suo punto di fusione dipendeva dalla quantità di gas nei suoi pori. Ciò che era ovviamente necessarioera una pompa per vuoto migliore.
Pettinando la letteratura scientifica il personale di Menlo Park ha appreso che le due migliori pompe erano i tipi di mercurio di Prengel e Geissler. Incapace di acquisirli, Edison commissionò a una ditta di soffiatura del vetro di costruire nuove pompe che combinassero le migliori caratteristiche di entrambe. Un calibro McLeod è stato aggiunto e thelaboratory presto aveva il worldns più efficiente (anche se a volte temperamentale)pompa a vuoto.
Il riscaldamento del platino in un bettervacuum ha degasato i filamenti e a sua volta ha permesso loro di essere più sottili e di sopportare temperature più elevate. Sarebbe anche rendere il sistema più economico dal momento che i singoli interruttori non erano più necessari per ogni lampada.
Edison alla fine presentò il suo lavoro sui gas nei metalli all’American Association for the Advancement Ofscience. È riconosciuto come unprincipale contributo alla chimica dei metalli. Tutto questo lavoro tuttavia non ha risolto il problema del costo delle piastre.
Armato di una migliore pompa a vuoto, Edison ora si rivolse al carbonio come potenziale filamento. Cercava una fibra naturale che potesse essere carbonizzata. Tra le molte fibre provate c’erano peli umani, peli di animali, corno tagliato sottilmente, tutti i tipi di fili e esemplari botanici provenienti da tutto il mondo. Per migliorare la loro forza,Edison cercò di impregnare le fibre carbonizzate con caramelle di roccia, olio di balena,olio di cotone e qualsiasi numero di idrocarburi. In definitiva, la fibra di maggior successo si è rivelata sottilementestrisce di bambù tagliate.
Nel frattempo, la stampa, il pubblico e i finanziatori stavano diventando impazienti. Edison aveva bisogno di lampadine per i suoi progetti dimostrativi.E così le prime lampadine avevano filamenti di carta carbonizzati. Anche la carta più fine aveva un irregolaredistribuzione di fibre e vario spessore. I filamenti di carta duravano solo circa 300 ore.
È a questo punto che theresearch si divide in due percorsi molto diversi. Ispirato dall’ideale del diciannovesimo secolo di un mondo bounteousnatural che è stato riempito di buone cose per tutta l’umanità, Edison ha cercato la fibra di anatural da qualche parte nel laboratorio onnipotente di Godns≥.≤ I suoi rivali hanno tentato di crearne uno sintetico.
Come lo hanno visto, solo un filamento di carbonio anamorfo, denso e completamente uniforme fornirebbe un’illuminazione duratura. Nessun naturalfiber potrebbe mai soddisfare questi requisiti.
Edisonns due principali rivali erano William Sawyer di New York e Edward Weston di Newark, New Jersey. Weston era originario dell’Inghilterra che è venutoagli Stati Uniti da giovane di vent’anni nel 1870. Si stabilì a New York dove il suo primoposizione era con un produttore di prodotti chimici fotografici. La possibilità di rinnovare una società quasi fallitapiattante ha portato Weston nel campo dell’elettrochimica. Poiché a quel tempo non c’eranofonte affidabile di corrente elettrica, Weston iniziò a costruire le sue dinamo,che a loro volta divennero la sua attività principale.
Si trasferì a Newark, NewJersey nel 1875 e nel 1877 aveva acquisito un’ex sinagoga su Washington Streetper l’uso come primo impianto di macchine elettriche della nazione. Armato di buone dinamo e di una conoscenza molto approfondita della chimica, Weston ha raccolto la sfida dell’illuminazione elettrica un anno prima di Edison.
Molti lettori dell’indicatore riconosceranno Weston come l’inventore del NormalCell (la prima unità standard di un volt) e fondatore della Weston InstrumentCompany, uno dei più importanti produttori di strumenti elettrici al mondo. Entrambi questi risultati sono stati in futuro.
Anche se i suoi primi successi commerciali sarebbero stati con luci ad arco all’aperto, Weston ha anche lavorato per sviluppare una luce ad incandescenza per uso interno. I suoi primi filamenti di lampadina sono stati fatti comprimendo amiscela di polvere di carbonio e catrame attraverso una stretta apertura. Ma quando queste fibre si dimostrarono non omogenee, Weston ripensò ai suoi giorni di chimico fotografico e risolse per provare la celluloide.
La celluloide è fatta dacombinando cellulosa nitrata con canfora ad alto calore e pressione. Poiché è facilmente infiammabile, è stata necessaria una forma stabile per l’uso come filamento. Weston ragionò che, poiché il materiale di partenza era stato ossidato, il trattamento con un agente riducente avrebbe de-nitrificato e convertito la celluloide in cellulosa. Nel settembre del 1882, brevettò un processo in cui la celluloide veniva immersa in bagni contenenti solfuro di ammonio idrato, cloruro ferroso o solfato ferroso. Secondo l’inventore, il materiale risultante era non infiammabile, denso, flessibile e resistente.
I filamenti sono stati tagliati dafogli di questo materiale, che Weston ha chiamato ≥Tamidine≤. I filamenti venivano riscaldati per rimuovere i gas disciolti, carbonizzati, e infine avevano le estremità placcate in rame.
A differenza di Weston che era uno scienziato addestrato, e Edison che era un ricercatore altamente disciplinato, WilliamSawyer era un giornalista e inventore part-time di apparecchiature telegrafiche. Nonostante i finanziamenti limitati, la scarsa comprensione teorica e un problema di bere, Sawyer è riuscito a produrre una lampadina da lavoro con un filamento di carbonio. Ma lui e i suoi sostenitori si precipitarono loro lampadine in produzione senza firsttaking il tempo per affinare il loro prodotto o le loro tecniche di produzione. Furono costretti a lasciare il progetto dagiugno del 1878.
Sawyer ha creato unprocesso che era vitale per la produzione di filamenti di carbonio, li ha fatti≥autoriparazione.≤ Delicatamente riscaldamento thefilaments in un idrocarburo atmosfera causato i punti deboli e surfacepockmarks per riscaldare e bagliore brillantemente. Il carbonio è stato depositato su questi punti fino a quando l’intero filamento ha avuto una sezione trasversale uniforme. Weston fece la stessa scoperta all’incirca nello stesso tempoma Sawyer fu il primo a brevettare il processo.
Nel frattempo, tornato a MenloPark, Edison non era stato inattivo. Una volta che il bambù è stato trovato efficacefilamento, un’altra ricerca è stata fatta per la specie ottimale. In primo luogo, esemplari di tutte le erbe tropicalisono state provate specie che potevano essere ottenute negli Stati Uniti. Gli agenti sono stati poi inviati a Cuba e Sudamerica a caccia di erbe tropicali. William H. Moore fu inviato in Giappone e in Cina per ottenere più esoticivarietà di bambù. Dopo una ricerca esauriente, è stato firmato un contratto con un coltivatore giapponese nearKyoto. Prima della fine della ricerca del filamento, erano state provate circa 6000 specie di bambù.
Gli scienziati addestrati shooktheir teste sopra ricerca di bambù Edisonns ei suoi detrattori hanno indicato theeffort come una perdita monumentale di tempo. Hanno perso un punto importante, anche se la ricerca non è riuscita a generare un singolo filamento utilizzabile, ha generato enormi quantità di pubblicità. Edison ha fatto un punto di essere sulpier ogni volta che uno dei suoi cacciatori di filamenti è tornato a casa, poi con il presswatching, ha interrogato ad alta voce l’uomo sui suoi risultati. Edison è stato anche un avido lettore di romanzi JulesVernens e la ricerca in tutto il mondo attraverso le montagne e giungle è stato likeliving fuori una delle trame di Vernens.
E i filamenti giapponesiha funzionato bene. Nel 1880, Edison eraproducendo lampadine che potevano durare fino a 1500 ore.
Anche se gli ultimi cacciatori di filamenti di Denari stavano tornando nel New Jersey, l’industriale HiramMaxim (in seguito famoso per le sue mitragliatrici) stava producendo bulbi con filamenti di Tamidin. Le royalties brevettuali di questi filamenti si sono dimostrate immensamente preziose per Weston. Durando fino a 2000 ore, Tamidine è diventato rapidamente una seria sfida competitiva per il bambù e altre fibre vegetali. Fino a theintroduction dei filamenti del tungsteno, molte delle lampadine di worldns sono state fatte con questo materiale.
Nel 1906, General Electricha introdotto lampadine a incandescenza con filamenti di tungsteno.
Dei venti o soinventors che avevano lavorato su luci incandescenti prima di Edison, la maggior parte areremembered solo nei migliori libri di storia. Edward Weston potrebbe aver avuto il filamento migliore, ma lackedEdisonns impressionante sostegno finanziario e stampa favorevole. Anche se gli furono assegnati i contratti per l’illuminazione delle strade di Newarkns e più tardi del Ponte di Brooklyn, Weston alla fine abbandonò l’attività di illuminazione e rivolse la sua attenzione agli strumenti di misurazione elettrica. La società WestonInstrument è stata fondata nel 1888. La loro fabbrica all’angolo tra Newarkns Plane e Orange Streets ha trasformato migliaia di strumenti. Il portafoglio di brevetti Westonns comprendeva progressi nella galvanotecnica, contatori elettrici, fusibili, batterie e motori. La crescente fama di Westonns Newark research laboratory issaid di aver spinto Edison ad abbandonare Menlo Park e la costruzione delle strutture hugeresearch a West Orange, New Jersey.