Покоренный электрон - [61]
Глава восьмая. Электрон в разреженном газе
Тепловые источники света
У разрядной трубки есть еще и четвертый потомок, история которого начинается с первых электрических опытов Ломоносова и Петрова. Эти ученые наблюдали свечение разреженного газа под действием электрических разрядов.
Другие исследователи меняли состав газов в трубках, через которые пропускали электрический ток, и убедились, что каждый газ дает особый, только одному ему свойственный цвет свечения.
Свечение газов было самым первым явлением, которое заметили ученые в разрядных трубках. Но именно этой удивительной игре света, струящегося между катодом и анодом, практического применения долгое время они не находили.
Было сделано несколько робких попыток приспособить разрядную трубку для освещения, но эти попытки успеха не имели — изобретателей отпугивало применение высокого напряжения, которое приходилось подавать на электроды трубки.
Затем Лодыгиным была изобретена электрическая лампочка накаливания. Над ее усовершенствованием трудились сотни инженеров и изобретателей. Лампочка прочно вошла в быт. Интерес к свечению газов в разрядных трубках на время ослабел.
Инженеры изучили процессы, происходящие в лампочке накаливания, и установили, что, несмотря на многие достоинства, лампочка является растратчицей, расхитительницей электрической энергии.
Все это подтверждалось убедительными расчетами. Самая совершенная электрическая лампочка мощностью в 100 ватт превращает в свет только 3 % потребляемой ею энергии. Лампочки, по сути дела, не столько осветительные, сколько нагревательные приборы. Они расходуют электрическую энергию не по назначению.
Правда, наши лампочки переводят в энергию излучения почти всю потребляемую ими электрическую энергию, но беда-то в том, что лампочка излучает, главным образом, невидимые инфракрасные лучи. Да и в видимой части излучения она дает слишком много красного света, тогда как глаз наиболее чувствителен к зеленому свету, с длиной волны в 0,555 микрона. Если бы лампочка всю свою мощность расходовала на излучение света с такой длиной волны, она светила бы в 33 раза ярче.
Но в сущности мы не в праве требовать от наших источников света, чтобы они всю электрическую энергию превращали в зеленый свет. Это было бы неприятно и вредно для глаз, — кто захочет сидеть по вечерам при ярком… зеленом свете!
Идеальный источник света должен расходовать всю свою мощность на излучение именно белого света.
Лампа накаливания дает света почти в двенадцать раз меньше, чем давал бы идеальный источник белого света. Одиннадцать двенадцатых долей энергии она превращает в невидимые для глаз лучи. Это бесполезная трата энергии.
В 1937 году в Советском Союзе на освещение было израсходовано около 6 миллиардов киловатт- часов. Из них 5500 миллионов киловатт-часов ушло только на обогрев атмосферы, что при цене в 25 копеек за киловатт-час составило потерю народного дохода в 1 миллиард и 375 миллионов рублей! (Рис. 80.)
Виновник — лампочка.
Рис. 80. Современные электрические лампы накаливания весьма разнообразны по величине и мощности.
Потомок прадедовской лучины
Причиной непроизводительной траты энергии служит, однако, отнюдь не низкое качество ламп. Напротив, современные электрические лампочки с витой вольфрамовой нитью очень хороши: их температура накала — 2700–3000 градусов — только вдвое ниже температуры Солнца! Срок службы — 1000 часов! Очень неплохие показатели!
В настоящее время ученые работают над созданием ламп с карбид-танталовыми и карбид-циркониевыми нитями. Применение сверхтугоплавких веществ позволит повысить температуру накала до 4000 градусов. Лампочка станет более экономичной. Но, если даже ученые добьются предельно выгодной — «солнечной» температуры в 6000 градусов, то все равно лампочка использует на преобразование в свет только 13 % потребляемой ею самой энергии.
Электрическая лампочка расточительна не потому, что не усовершенствована, а потому, что она по своей сущности является тепловым источником света — своеобразным электрифицированным потомком прадедовской лучины. И в лампочке и в лучине светятся раскаленные частицы твердого вещества: в лампочке — вольфрама, в пламени лучины — углерода.
Прежде чем превратиться в энергию света, электрическая энергия в лампочке преобразуется в теплоту. Чтобы добиться более экономичного использования электрической энергии, надо исключить промежуточную стадию — теплоту, сделать лампочку холодной. И здесь гениальный Ломоносов оставил ученым и изобретателям наказ: «Надо подумать о безвредном свете гниющих деревьев и светящихся червей. Затем надо написать, что свет и теплота не всегда взаимно связаны и потому различествуют».
В самом деле, почему для получения света нужно подражать лучине, костру или каганцу?
Глубоководные рыбы — различные киасмодоны и диаболидиумы — плавают в полной темноте на глубине 1–2 километров ниже уровня моря и охотятся, освещая себе путь светоносными органами, как автомобиль дорогу — фарами. Источники света глубоководных рыб — холодные (рис. 81).
Рис. 81. Глубоководные рыбы снабжены светящимися органами.
