Главная / Дети / Развитие детей / Что почитать / Рассказы / Сто тысяч почему. Рассказы об освещении

Сто тысяч почему. Рассказы об освещении

Лампа без огня

Кочерга и лампа

Кочерга — не лампа. Это известно всем.
И все-таки кочергу можно заставить давать свет. Стоит только подержать ее подольше в печке. Нагреваясь, она будет становиться все горячее и горячее, пока не накалится докрасна.
Если бы мы еще больше накалили кочергу, она из темно-красной стала бы вишневой, потом светло-красной, желтой и, наконец, белой.
В комнатной печке кочергу не доведешь до белого каления. Для этого нужен очень сильный жар, которого не измерить обыкновенным термометром: 1300 градусов.
Возьмем ли мы свечу или лампу, все равно какую — электрическую, газовую, керосиновую или какую-нибудь другую, — все они светят оттого же, отчего светит кочерга: от накаливания.
В пламени свечи или лампы носятся, как пылинки в солнечном луче, раскаленные частички угля. Обыкновенно мы их не видим. Они становятся заметны только тогда, когда лампа коптит.
Копоть — вещь неприятная. Но если бы внутри пламени не было копоти — не сгоревших кусочков угля, — было бы гораздо хуже.
Пламя спирта, например, не коптит, зато и света почти не дает.
Значит, вся суть в накаленном угле. А пламя нужно только для того, чтобы уголь накаливать. Но уголь можно накалить и без пламени, например электрическим током. Так и поступил изобретатель первой электрической лампочки.

Лампа без огня

Если бы человеку, который жил сто лет тому назад, сказать, что когда-нибудь будет изобретена лампа без огня, ему это показалось бы совершенно невозможным.
А между тем уже тогда в лабораториях велись первые опыты добывания электрического света.
Так и сейчас, может быть, где-нибудь в тиши лаборатории не известный еще никому изобретатель работает над замечательным открытием, о котором мы и понятия не имеем.
Первую лампу без пламени изобрел русский ученый Василий Владимирович Петров.
Нелегко было ему работать в те времена, когда об электрическом токе знали очень мало и очень немногие. Не было машин для получения тока, не было и в помине электростанций.
Ток добывали в лабораториях с помощью батареи гальванических элементов.
Пусть вас не пугает это мудреное название. Вы, вероятно, видали батарею в карманном фонарике или в передней на стене — около электрического звонка.
В элементе получается электрический ток, который идет из него по проволоке в лампочку фонарика или звонок.
А по другой проволоке ток возвращается в элемент. Элемент — все равно что насос. Как насос качает воду по трубам, так и элемент качает электрический ток по проволоке.
Тот зажим, по которому ток из элемента идет в проволоку, называется положительным полюсом и обозначается знаком +, а тот, по которому ток возвращается в элемент, — отрицательным и обозначается знаком –.
Чтобы получить сильный ток, несколько таких электрических насосов соединяют вместе — получается батарея электрических (или гальванических, это одно и то же) элементов. Вот и все.
Петров сделал однажды такой опыт. Он взял две угольные палочки. Одну соединил проволокой с плюсом, а другую с минусом. Когда он сблизил концы этих палочек, ток перепрыгнул через воздушный промежуток с одной на другую.
Концы палочек раскалились добела, и между ними появилась огненная дуга.
Если бы мы могли рассмотреть эту дугу получше, мы увидели бы целый поток накаленных частичек угля, летящих с положительной палочки на отрицательную. На положительной палочке делается от этого впадина, а на отрицательной — выступ. Расстояние между палочками делается все больше и больше, потому что уголь понемногу сгорает. Чтобы дуга не погасла, приходится палочки время от времени сближать. Называется эта дуга вольтовой дугой — в честь одного из создателей учения об электричестве, ученого, которого звали Вольта.
В вольтовой дуге, как и в пламени керосиновой лампы или газовой горелки, светит накаленный уголь. Разница только в том, что здесь уголь накаливается не огнем, а электрическим током. Сама дуга дает очень мало света.
О своих опытах Петров написал книгу. Книга эта, по обычаям того времени (дело было в 1803 году), носит длинное название:
«Известия о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Петров, Василий Владимирович, посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4200 медных и цинковых кружков и находящейся в Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии».
В этой книге Петров так рассказывает о вольтовой дуге:
«Если приближать угли один к другому, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого темный покой довольно ясно освещен быть может».
Так было сказано первое слово об электрическом освещении.
Но это слово никем не было услышано. В отсталой, крепостной России мало кто интересовался наукой. А за границей трудов русских ученых попросту не читали и не знали.
Через тринадцать лет после Петрова вольтову дугу во второй раз открыл английский ученый Дэви. За большие заслуги перед наукой Дэви получил звание баронета и стал называться сэр Гемфри Дэви. Открытия Дэви прославили его имя на весь мир.
Не такова была судьба нашего замечательного физика. Его открытия никем не были замечены. А сам он был внезапно и без объяснения причин уволен, как какой-нибудь неисправный чиновник. Последние годы своей жизни он провел на положении «ученого в отставке».

Опять мудреные лампы

Сначала вольтова дуга была только интересным научным опытом. Применить ее к освещению было невозможно, потому что уголь сгорал очень быстро.
Только лет через тридцать один ученый заменил древесный уголь твердым коксом. Кокс — это остаток, который получают на газовых заводах при добывании светильного газа из угля.
Кокс сгорал медленнее, чем уголь. Но для того чтобы дуговая лампа горела хорошо, нужно было еще придумать какое-нибудь приспособление, чтобы сближать палочки. И вот опять в лампе появляется часовой механизм. На этот раз он понадобился для того, чтобы постепенно и равномерно сближать концы углей.
Дуговыми лампами с часовым механизмом пробовали освещать улицы в Париже. Осветили одну площадь, но затея эта обошлась так дорого, что пришлось ее бросить.
Немецкий ученый Гефнер Альтенек придумал еще более хитрый способ сближать палочки. Его дуговая лампа так сложно устроена, что объяснять ее было бы слишком долго и трудно. Суть в том, что он поместил в лампу магнит, который притягивал, когда это нужно было, железную планку, соединенную с одним из углей. Расстояние между углями уменьшалось, и лампа продолжала работать.

«Русский свет»

Лет шестьдесят тому назад электрическое освещение называли «la lumiere russe» — «русский свет». Это потому, что первые дуговые фонари для освещения улиц были изобретены русским — Яблочковым.
Яблочков сообразил, что угольные палочки надо расположить не одну над другой, а рядом, параллельно. А чтобы расстояние между концами палочек не менялось, он стал пропускать ток то в одну, то в другую сторону. Тогда то одна палочка становилась положительной и сгорала быстрее, то другая. Обе палочки уменьшались одинаково быстро.
Такая пара сложенных вместе палочек сгорала равномерно, как свеча. Разделены были палочки между собой слоем глины или гипса, который постепенно испарялся: настолько сильный жар давала свеча.
«Свечи» Яблочкова горели красивым розоватым или фиолетовым светом. В 1877 году ими была освещена одна из главных улиц Парижа.

Лампы без пламени

Было время, когда люди ломали голову над тем, чтобы сделать лампы хоть немного ярче.
Прошло несколько сот лет, и изобретателям пришлось поработать над противоположной задачей.
Дело в том, что дуговые лампы были слишком ярки.
Лампу в шестьсот свечей не поставишь на письменный стол. И ослепнуть можно, да и дорого! Стали думать, как бы сделать свет электрических ламп не таким ярким.
Тут сообразили, что электрическим током можно накаливать уголь гораздо проще, без всякой вольтовой дуги.
Если пропускать ток по тонкому угольному стерженьку, стерженек нагреется. Когда температура дойдет до 550 градусов, он начнет светиться. Свет будет сначала красный, а потом будет становиться все белее, пока наконец, при очень высокой температуре, не станет совсем белым. Одним словом, произойдет то же самое, что было с нашей кочергой, когда мы ее нагревали в печке.
Вот и попробовали пропускать ток через угольный стерженек. Но стерженек сразу сгорал, и лампочка гасла. Чтобы этого не случалось, нужно было сначала выкачать из лампочки воздух или же наполнить ее каким-нибудь газом, который горения не поддерживает, например азотом.
Керосиновой или масляной лампе воздух нужен, как человеку. Без воздуха не может быть горения.
В электрической лампочке наоборот — воздух только мешает, потому что никакого пламени, никакого горения не нужно. Ведь уголек в электрической лампочке накаливается не пламенем, а током.
Обыкновенно считают, что первую хорошую лампочку с угольной нитью придумал знаменитый американский изобретатель Томас Альва Эдисон.
Так думал и сам Эдисон. Сообщая репортерам американских газет о своем открытии, Эдисон заявил:
— Когда мир узнает сущность моего способа освещения, он будет поражен изумлением, как такая простая вещь не пришла до сих пор никому в голову.
Но Эдисон ошибался. Был такой человек на свете, который за пять лет до Эдисона изобрел электрическую лампочку накаливания.
Это был студент Петербургского университета Александр Николаевич Лодыгин.

Происшествие на Песках

В 1873 году в городе Петербурге, на Песках (теперь это район Советских улиц), случилось необычайное происшествие. Дело было вечером. Улицы были пустынны и тихи. На деревянных столбах с перекладинками мигали и трещали за мутными стеклами желтые огоньки керосиновых лампочек.

Кое-где огонек лампочки вытягивался узким язычком вверх, как будто для того, чтобы ярче осветить улицу. Но чем выше огонек вытягивался, тем быстрее покрывал он копотью пузатое ламповое стекло, и без того давно не чищенное фонарщиком. А от этого вокруг фонаря делалось еще темнее.
И вдруг на одном из этих фонарей, которые так похожи были на кладбищенские кресты, вспыхнул веселый, яркий, белый, почти дневной свет, словно загорелось на улице маленькое солнце.
Остановился прохожий и замер от удивления. Мальчишка из лавки, который брел куда-то с корзинкой на голове, подхватил корзинку обеими руками и помчался по направлению к невиданному свету.
А свет продолжал гореть все так же ярко, освещая лица людей, которые столпились внизу.
Так впервые в 1873 году керосиновая лампа в уличном фонаре была заменена для опыта электрической лампочкой накаливания, которую изобрел Лодыгин.
Но лампочка погорела недолго — она не дожила и до конца вечера. Дело в том, что она была плохо закупорена, в нее проник воздух, а от этого перегорел уголек.
Опыт удался, да не совсем.
Лодыгин опять принялся за работу. Он изменил устройство лампочки.
В 1875 году новыми, усовершенствованными лампочками Лодыгина был освещен магазин Флорана на Большой Морской. Это был первый в мире магазин с электрическим освещением. Новые лампочки Лодыгина были долговечнее прежних: они прослужили целых два месяца. Но их недостатком была большая сложность устройства.
В каждой лампочке было четыре уголька. Когда перегорал один уголек, его место заступал другой.
Более простую и долговечную лампочку изобрел Эдисон.

«Свет Эдисона»

Эдисон поместил в лампочку не угольный стерженек, а волосок из обугленного бамбукового волокна. Чтобы волосок не сгорал при накаливании, Эдисон выкачал из лампочки воздух гораздо тщательнее, чем это делал Лодыгин.
Чтобы понять, как он это сделал, надо посмотреть на электрическую лампочку.
Тот хвостик, который мы видим у нее, — это остаток стеклянной трубочки, через которую воздух выкачивают насосом. Когда воздух выкачан, на трубочку направляют сильное пламя. Трубочка разрывается, и кончик ее, оставшийся на лампочке, запаивается.
Вот этим-то способом Эдисону и удалось довести продолжительность жизни своих лампочек до восьмисот часов: это значит, что его лампочки могли гореть, не перегорая, восемьсот часов.
Впервые «светом Эдисона» был освещен пароход «Колумбия».
А вскоре после этого прибыла в Европу первая партия электрических лампочек — тысяча восемьсот штук.

Война газа с электричеством

Когда появились электрические лампочки, все стали говорить, что газу, а керосину и подавно, пришел конец.
В самом деле, электричество не коптит, не портит воздуха, свет дает яркий, белый.
Если проводка в порядке, пожаров от электрического освещения не бывает.
Но главное было то, что электричество стоило в два-три раза дешевле газа.
Люди, которым невыгодно было закрытие газовых и керосиновых заводов, стали искать выхода — стали думать, как бы улучшить свои лампы, чтобы выдержать борьбу с электричеством.
Бороться с электричеством они стали его же оружием.
Угольная нить в электрической лампочке светит так ярко потому, что ее очень сильно накаливают.
Значит, все дело в накаливании.
Вот и придумали сторонники газа и керосина надеть на пламя сеточку из материала, который плавится только при очень высокой температуре.
Сеточка накаливалась и светила ярким белым светом.
Сеточки эти называются по имени изобретателя Ауэра ауэровскими.
На несколько лет газ победил. Газовое освещение стало вдвое дешевле.
Отчего же это произошло?
Оттого, что газовые горелки стали ярче гореть, чем прежде.
Там, где раньше нужны были две лампы, теперь стало довольно одной. Расход газа уменьшился.
Но сторонники электричества тоже не дремали.
Они решили добиться еще более яркого, а значит, и дешевого света.
Для этого было только одно средство — накаливать нить еще сильней. Ведь чем выше температура, тем ярче и белее свет. Вспомните нашу кочергу.
Но тут была маленькая загвоздка. Если угольную нить накалить посильнее, она превратится в пар — «перегорит», как обыкновенно говорят.
Надо было искать другой материал, думать, чем бы заменить уголь.
Пришлось позаимствовать кое-что у сторонников газа.
В новых газокалильных лампах свет давал не накаленный уголь, как в прежних горелках, а сеточки Ауэра, сделанные из тугоплавкого материала, который не боится сильного жара. Почему бы и в электрических лампочках не заменить угольную нить тугоплавкой проволочкой?
Сначала попробовали делать нити из осмия. Это очень тугоплавкий металл. Но осмиевые волоски оказались недостаточно прочными. Попробовали другой металл — тантал — и, наконец, вольфрам.
Из всех металлов вольфрам самый тугоплавкий. Его температура плавления 3390 градусов.
Так родилась наша электрическая лампочка.
Любопытно, что каждая новая лампочка брала все лучшее у своих соперниц — старых ламп.
Газовая и керосиновая лампы берут у масляной горелку Арганда.
Электрическая угольная берет у газовой и керосиновой накаленный уголь.
Тогда газовая выбрасывает уголь из пламени и заменяет его сеточкой Ауэра.
В ответ на это электрическая лампа тоже отказывается от угольного волоска.
Появляется экономическая лампочка с металлической нитью.
Так один ученый-изобретатель продолжает дело, начатое другим.
В ценах на газ, керосин и электричество отразилась вся история освещения.
Дороже всего обходится освещение старыми газовыми горелками (разрезными). Более молодые, круглые горелки обходятся немного дешевле.
Втрое дешевле освещение керосиновой лампой. Но дешевле всего обходятся появившиеся последними электрическая, газокалильная и керосинокалильная лампы.
Что же лучше — газ или электричество?
Газ обходится не дороже электричества, свет дает яркий, белый. Зажигать его тоже просто. Для этого вовсе незачем взбираться по лестнице под самый потолок и зажигать газ спичкой.
Теперь в газовых горелках имеются электрические зажигатели (и тут не обошлось без электричества!).
Газом можно пользоваться не только для освещения, но и для отопления и приготовления пищи.
И за границей и у нас есть уже удобные газовые плиты, печи, ванны.
Существуют и электрические приборы для приготовления пищи — электрические кастрюли, чайники, сковороды.
Электричество во многом лучше газа.
Если где-нибудь в газовой проводке течь, газ проникает в комнату и может отравить всех, кто в ней находится.
Может произойти еще большее несчастье.
Если газа вытечет много, получится взрывчатая смесь газа с воздухом.
Тогда достаточно будет зажечь спичку, чтобы взорвать целый дом.
При электрическом освещении ни отравлений, ни взрывов не бывает.
Даже тогда, когда все в порядке, газ портит в комнате воздух. И не только газ, а всякая лампа, в которой происходит горение.
Ведь для горения нужен воздух. В лампу входит свежий воздух, а выходит испорченный, который больше для горения не годится.
То же самое происходит, когда мы дышим: мы вдыхаем свежий воздух, а выдыхаем испорченный.
Керосиновая лампа в двадцать пять свечей расходует за один вечер килограммов двадцать пять воздуха. А человек за это время вдыхает только килограмма три. Значит, одну лампу нужно считать за восемь человек.
А ведь ясно, что чем больше в комнате народа, тем труднее дышать, потому что свежего воздуха становится все меньше и меньше. Другое дело — электричество.
Мы все говорим по привычке, что электрическая лампочка «горит».
На самом деле никакого горения в электрической лампочке не происходит, — значит, нет и порчи воздуха.
Есть у электричества еще одно очень большое преимущество.
Ток можно по проволоке передать очень далеко — на сотни километров.
Одна большая электрическая станция может осветить целую область.
Не мудрено, что электричество проникает сейчас всюду. И самые большие победы одерживает оно в стране социализма. За двадцать лет Советской власти выработка электрической энергии выросла в семнадцать раз. Одна только Днепровская гидростанция дает больше энергии, чем вся царская Россия. Электричество освещает наши дома и улицы, электричество помогает нам работать.
Во многих наших деревнях, где еще двадцать лет тому назад горела лучина, светит теперь лампочка Ильича.

Электрическая лампочка, которую зажигали лучинкой

Еще до изобретения экономической лампочки один ученый, Нернст, придумал очень интересную лампу.
Вместо угля он взял не металлическую нить, а стерженек из магнезии.
Магнезия — это вещество, которое не горит, значит, воздуха не боится. Это и было нужно.
Но беда была в том, что магнезия проводит, пропускает электрический ток только тогда, когда она нагрета.
Первые лампы Нернста приходилось поэтому зажигать лучинкой, как керосиновую лампу.
Потом Нернст придумал приспособление для более удобного зажигания.
Лампы Нернста употребляются очень редко, потому что они дорого стоят.

Самая большая лампа в мире

Недавно один ученый построил электрическую дуговую лампу в два миллиарда свечей.
Если эту лампу поместить на высоте тридцати километров над землей, она будет светить так же ярко, как полная луна. Даже если бы она находилась от нас на таком же расстоянии, как луна, она все-таки видна была бы в виде звездочки, различимой невооруженным глазом. Угольные стержни в этой лампе накалены до 7500 градусов, то есть горячее солнца, температура которого на поверхности равна 6000 градусов.
Поперечник лампы — целых два метра.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *