Quem inventou o pequeno fio torcido dentro da lâmpada?
todos nós aprendemos em nossos historyclasses que Thomas Edison inventou a lâmpada em 1879 e que o primeiro filamento bem sucedido foi um pedaço carbonizado de fio de algodão que queimou por 13,5 horas. Hoje em dia,os filamentos de lâmpadas não são algo em que pensemos, a menos que se queimem, mas o seu desenvolvimento inicial é uma história fascinante de química e ciência dos materiais 19thcentury.
Edison decidiu desenvolver um sistema de iluminação incandescente numa altura em que foi reconhecido como o inventor mais recente do equipamento telegráfico. No outono de 1877, Edison tinha desenvolvido algumas crises críticas e anunciou à imprensa que em breve teria um sistema comercial bem sucedido.
He concluded that a currentregulator was neededed prevent the bulbns filament from overheating. Ou um dispositivo de expansão térmica ortelegrafia estafeta pode ser usado para abrir o circuito quando a corrente era muito alta. As quebras de circuito que separam cada filamento implicavam que as lâmpadas precisariam de ser ligadas paralelamente.
felizmente Edison sabia o suficiente sobre as leis Joulens e Ohmns para reconhecer que lâmpadas de alta resistência funcionariam de forma mais eficiente em circuitos paralelos. Experimentos realizados no Parque Menlo, em Nova Jersey,laboratórios, revelaram que um consumo de energia filamentns era proporcional a sua superfície radiante, não a sua resistência. Por outras palavras, lâmpadas de alta resistência não exigiriam mais energia do que lâmpadas de baixa resistência. Diminuir a superfície radiante realmente produziu mais luz. Assim, o filamento ideal Seria ao longo, fio fino com alta resistência. E assim que chegou a este ponto em outubro de 1878, Edison acreditava que a luz incandescente era tão boa como já tinha sido inventada.
quando Edison hadstarted his lighting project in 1877, some twenty inventors had already builtlight bulbos with either platinum or iridium filaments heated in air, or carbonfilaments heated in a vacuum. A platina era o material ideal. Ele tinha um alto ponto de fusão, poderia ser ferida em uma bobina apertada, e oxidação pré-existente. Por outro lado, o carbono era muito facilmente oxidado e difícil de proteger com as tecnologias actuais do vacuum. Os investidores auriculares tentaram, sem sucesso, contornar este problema utilizando filtros de carbono em atmosferas de nitrogénio e mesmo de hidrocarbonetos.
Para superar platinumnsexpense Edison tentou encontrar novas fontes e desenvolver ligas de platina. Ambos os esforços falharam, assim como tentativas de usar metais menos caros. Por thistime a imprensa, que tinha vindo a esperar milagres de Edison, (uma visão que o próprio Edison encorajou fortemente) estava se tornando impaciente para resultados.
é muito além do âmbito deste artigo descrever Edisonns 1878 trabalho em geradores elétricos, gerando publicidade, e como o apoio financeiro foi organizado para o sistema de iluminação incandescente. Basta dizer que estes esforços foram decisivos para levar o projecto a bom termo.Foi enquanto trabalhava com filamentos metálicos que Edison e sua equipe fizeram uma de suas mais importantes contribuições à química. Exames microscópicos e químicos de filamentos de liga de platina/irídio que haviam sido aquecidos no ar revelaram que a oxidação era um grande problema. O metal parecia adsorver o aquecimento gasesduring e que seu ponto de fusão dependia da quantidade de gás em seus esporos. O que era obviamente necessário era uma bomba de vácuo melhor.
ao analisar a literatura científica, o pessoal do Parque de Menlo descobriu que as duas melhores bombas eram os tipos de mercúrio do tipo Sprengel e Geissler. Incapaz de adquiri-los, Edison encomendou uma empresa de sopro de vidro tobuild novas bombas que combinaram as melhores características de ambos. Um medidor de McLeod foi adicionado e o laboratório logo teve a bomba de vácuo worldns mais eficiente (embora às vezes temperamental).
aquecimento da platina num bettervacuum desgaseificou os filamentos e, por sua vez, permitiu-lhes ser mais finos e alcançar temperaturas mais elevadas. Além disso, tornaria o sistema mais barato, uma vez que já não eram necessários quebra de circuitos individuais para cada lâmpada.
Edison eventualmente apresentou seu trabalho sobre gases em metais à American Association for the Advancement ofScience. É reconhecida como uma importante contribuição para a química dos metais. Todo este trabalho, no entanto, não resolveu o problema do custo doplatinumns.
armado com um melhor aspirador, Edison agora se transformou em carbono como um filamento potencial. Ele procurou um fiber natural que poderia ser carbonizado. Entre as muitas fibras testadas estavam cabelos humanos, pêlos animais, chifres finos cortados, alkinds de fios, e espécimes Botânicos de todo o mundo. A fim de melhorar sua força,Edison tentou impregnar as fibras carbonizadas com rebuçados de rocha, óleo de baleia,óleo de algodão, e qualquer número de hidrocarbonetos. Em última análise, a fibra mais bem sucedida provou ser finas tiras de bambu. Entretanto, a imprensa, o público e os financiadores estavam a ficar impacientes. Edison precisava de lâmpadas para os seus projectos de demonstração.E assim as primeiras lâmpadas tinham filamentos de papel carbonizado. Mesmo o papel mais fino tinha uma distribuição irregular de fibras e variava em espessura. Os filamentos de papel só duraram cerca de 300 horas.
é neste ponto que a pesquisa Se divide em dois caminhos muito diferentes. Inspirado pelo ideal do século XIX de um mundo natural insuflável que estava cheio de coisas boas para toda a humanidade, Edison procurou fibra anatural em algum lugar na oficina de Deus Todo-Poderoso.≤ Seus rivais tentaram criar um sintético.
como eles o viam, apenas um filamento de carbono anamórfico, denso e completamente uniforme forneceria iluminação de longa duração. Nenhum naturalfiber poderia alguma vez satisfazer estes requisitos.
Edisonns two principle rivalswer William Sawyer of New York and Edward Weston of Newark, New Jersey. Weston era um nativo da Inglaterra que cameto os Estados Unidos como um jovem de vinte anos em 1870. Ele se estabeleceu em Nova York, onde sua primeira posição foi com um fabricante de produtos químicos fotográficos. A oportunidade de renovar uma empresa de produção quase falida levou Weston ao campo da eletroquímica. Desde que naquela época não havia fonte confiável de corrente elétrica, Weston começou a construir seus próprios dínamos,que por sua vez se tornou seu negócio principal.
mudou-se para Newark, NewJersey em 1875 e em 1877 tinha adquirido uma antiga sinagoga em Washington Street para ser usada como a primeira fábrica de máquinas eléctricas do país. Armado com bons dínamos e com muito conhecimento de química, Weston assumiu o desafio de eletriclighting um ano antes de Edison.
Muitos leitores do Indicador irá reconhecer Weston como o inventor do NormalCell (a primeira unidade padrão de um volt) e fundador da Weston InstrumentCompany, um dos worldns lugar elétrica instrumentationmanufacturers. Ambos os resultados foram alcançados no futuro.
embora seus primeiros sucessos comerciais fossem com luzes de Arco Ao ar livre, Weston também trabalhou para desenvolver uma luz incandescente para uso interno. Seus primeiros filamentos de lâmpada foram feitos apertando uma mistura de poeira de carbono e alcatrão através de uma abertura estreita. Mas quando estas fibras provaram não homogêneas, Weston pensou em seus dias como um químico fotográfico e se dissolveu para tentar celuloide.
celulóide é feita por mistura de celulose nitrada com cânfora sob alto calor e pressão. Como é altamente inflamável, a forma astable foi necessária para o uso como um filamento. Weston argumentou que,uma vez que a matéria-prima tinha sido oxidada, o tratamento com um agente redutor des nitrificaria e converteria a celulóide de volta em celulose. Em setembro de 1882, patenteou um processo em que a celulóide estava imersa em banhos contendo sulfureto de amónio desidratado, cloreto de ferro ou sulfato ferroso. De acordo com o inventor, o material resultante era não-inflamável, denso, flexível e resistente.
os filamentos foram cortados a partir de folhas deste material, que Weston nomeou ≥Tamidina≤. Os filamentos foram aquecidos para remover os gases dissolvidos, carbonizados, e finalmente tiveram as extremidades banhadas em cobre.
ao contrário de Weston, que era um cientista enraizado, e Edison, que era um pesquisador altamente disciplinado, WilliamSawyer era um jornalista e inventor em tempo parcial do equipamento telegráfico. Apesar de financiamento limitado, má compreensão teórica, e um problema de bebida, Sawyer conseguiu produzir uma lâmpada workinglight com um filamento de carbono. Mas ele e os seus financiadores apressaram as suas lâmpadas para a produção sem ter tido tempo para refinar o seu produto ou as suas técnicas de produção. Eles foram forçados a deixar o projeto por Junho de 1878.
Sawyer criou oneprocess que era vital para a produção de filamentos de carbono, ele os fez≥auto reparação.≤ O aquecimento suave dos filamentos numa atmosfera de hidrocarbonetos fez com que os pontos fracos e as marcas de superfície aquecessem e brilhassem intensamente. O carbono foi depositado nestes pontos até todo o filamento ter secção transversal auniforme. Weston fez a mesma descoberta em aproximadamente o mesmo horário Sawyer foi o primeiro a patentear o processo.
Enquanto isso, em MenloPark, Edison não estava ocioso. Uma vez que o bambu foi encontrado para ser um eficaz filamento, outra busca foi feita para a espécie ideal. Primeiro, espécimes de todos os gafanhotos tropicais que poderiam ser obtidos nos Estados Unidos foram experimentados. Agentes foram então enviados para Cuba e para a América do Sul para caçar gramíneas tropicais. William H. Moore foi enviado para o Japão e China para obter mais exoticvariedades de bambu. Após uma busca anexhaustive, um contrato foi assinado com um cultivador Japonês nearKyoto. Antes do final da procura de armamento, tinham sido experimentadas cerca de 6000 espécies de bambu.
cientistas treinados disparam a cabeça sobre Edisonns busca de bambu e seus detratores apontaram o esforço como uma monumental perda de tempo. Eles perderam um ponto importante, mesmo que a pesquisa não conseguiu gerar um único filamento utilizável, ele gerou enormes quantidades de publicidade. Edison fazia questão de estar no pé sempre que um dos seus caçadores de filamento voltava para casa, e depois com a prensagem, ele questionava o homem em voz alta sobre os seus resultados. Edison também era um ávido leitor de romances de JulesVernens e a busca mundial através de montanhas e selvas era como se fosse um dos enredos Vernens.
e os filmes japoneses funcionaram bem. Em 1880, Edison produzia lâmpadas que podiam durar até 1500 horas.
Mesmo como o último ofEdisonns filamento de caçadores estavam voltando para Nova Jersey, o industrial HiramMaxim (mais tarde famoso por suas metralhadoras) foi a fabricação de lâmpadas com Tamidinefilaments. Os direitos de patente destes filamentos revelaram-se imensamente valiosos para Weston. Durando até 2000 horas, a Tamidina rapidamente se tornou um desafio competitivo assério para o bambu e outras fibras de plantas. Até à introdução de filamentos de tungsténio, muitas das lâmpadas do mundo foram produzidas com este material.
em 1906, a General Electric produzia lâmpadas incandescentes com filamentos de tungsténio.
dos vinte ou mais inventores que tinham trabalhado em luzes incandescentes antes de Edison, a maior parte deles só se encontravam nos melhores livros de história. Edward Weston pode ter tido o filamento melhor, mas lacededisonns apoio financeiro impressionante e imprensa favorável. Apesar de ter sido premiado com os contratos para iluminar as ruas de Newarkns e, mais tarde, a Ponte De Brooklyn, Weston eventualmente saiu do negócio de iluminação e virou sua atenção para os instrumentos de medição elétrica. A WestonInstrument Company foi fundada em 1888. A fábrica deles na esquina da Newarkns Plane com a Orange Streets tinha milhares de instrumentos. Westonns patent portfolio included advances in electroplating, electrical meters, Fusíveis, batteries, and motors. A fama crescente do Westonns Newark research laboratory foi atribuída a ter levado Edison a abandonar o Menlo Park e a construir as instalações hugeresearch em West Orange, Nova Jersey.