白炽灯照亮了历史
白炽灯的光辉越来越深入人心,这首先威胁到煤气公司老板的利润。当时纽约的《先锋报》刊载了一段来自英国伦敦的电文:“由于爱迪生先生宣布了电灯分路的发明,本市煤气股票价格一落千丈。仅数日之内,就狂跌了12%。”
煤气公司的经理和股东是不会甘心自己的生意亏本的。他们一方面反对和阻挠白炽灯的推广应用,另一方面又网罗人才来改进煤气灯,以便与电灯相抗衡。
白炽灯泡里的炭丝发出明亮的光,是因为电把炭丝加热到白炽化了。那么,如果用煤气的火焰来烧炼一种物质,也使它灼热到白炽化,不同样可以获得一种强烈的光源吗?
这个想法有道理。1885 年,有一位德国化学家阿吴爱尔,果然发明了一种新式的煤气灯,这种新灯的特点是在原来煤气灯的灯头上加了一个纱罩。这一加可不简单,一下子就把煤气灯的亮度增强了好几倍!
纱罩的外貌一点也不特殊,是一种木棉或绢丝制的网,先放在由 99 份硝
酸钍和 1 份硝酸铈组成的溶液里浸过。煤气从煤气管道输送到喷嘴上,点着后在纱罩里燃烧,产生的高温把硝酸钍和硝酸铈分解成氧化钍和氧化铈。在高温下,这类难熔的金属氧化物烧到白炽化,结果就发出了明亮程度胜过炽热炭丝的白光。
现在还有没有这种带纱罩的灯呢?有的。在没有电照明的地方,晚上搞大型活动的时候,有时还可以看到这种灯,不过它已经不是当年烧煤气的煤气灯,而是以煤油作燃料的汽油灯了。
有的少年朋友也许见过汽油灯。汽油灯的纱罩是从煤气灯那里移植过来
的,现在一般都用石棉网。灯上有打气管子,打进空气,把煤油从一组小孔中压出来,喷成雾状小滴,化为蒸汽,跟空气均匀混合以后再燃烧。这样的燃烧当然是非常完全的,温度很高,足以把纱罩烧得炽热发光。
白炽的汽油灯是很亮的,两盏汽油灯能把一个大型舞台照得通明,几十米甚至上百米以外的观众都能把舞台上的场景看得一清二楚。
当带有纱罩的煤气灯处于优势的时候,研究白炽灯的人也没有睡大觉, 他们想:针、铈等一类难熔金属的氧化物能耐高温,比炭丝结实得多,发出来的光又极其明亮,那我们为什么不用难熔金属的细丝来做灯丝呢?
事实上,早在炭丝白炽灯诞生以前,人们就试用过多种难熔金属来作灯丝了。爱迪生也曾用白金丝作过灯丝,点亮了 8 分钟到 2 个小时。除了白金和铱之外,他还试过钡、钌、钛、钼、铑、锆等等,都不如白金丝好。由于当时抽气的真空度不高,金属的熔点又偏低,时间一久,灯丝便烧毁,所以没有取得成功。
再说,即使灯丝的寿命够长了,白金的价格太贵,成本太高,用户也买不起呀。
1898 年,有人试用锇作灯丝,缺点是不太结实。1905 年,有人制成了锆和钽丝灯,结果也不怎么令人满意。
20 世纪进入第 9 个年头,美国人柯里奇第一个发明了用钨丝作灯丝的白炽灯,这是电照明技术发展史上的一个大事件。
在各种所谓难熔的金属里,钨得数老大,它的熔点高达 3400℃左右,比任何一种金属元素的熔点都高。跟钨相比,一些常见的金属,比如铅、锌、铝、铜等有色金属和钢铁等一类黑色金属的耐高温本领就差得远了。
钨的比重跟黄金差不多,但是非常坚硬,要把它拉成细丝很不容易。经过多次改进,现在人们是用最硬的金刚石作拉丝模,使直径等于 1 毫米的钨
丝,通过 20 多个逐渐小下来的细孔,才拉成直径只有几百分之一毫米的灯丝的。
说来你也许不信, 1000 克重的钨锭,拉成只有头发丝的几十分之一粗细的钨丝,长度竟可达三四百公里!
确实,如果单就抗热本领来说,非金属碳的熔点比钨还高,可达 3600℃。但是,要知道,作为灯丝材料,光熔点高还不行,还得看看它在高温下的“表现”。
比方说,把炭丝烧得太热,它很容易变成蒸汽,蒸发量比钨厉害得多。蒸发的结果,不仅使灯丝变细,寿命缩短,而且蒸发出来的材料沉积到灯泡上,会使灯的发光效率降低。
所以说,虽然钨的熔点比碳要低,但是它的蒸发量小,实际允许的工作温度反而比碳高,而且容易加工成型。灯丝的工作温度越高,它的发光亮度越强。
自从钨丝引进白炽灯以后,白炽灯同煤油灯、煤气灯、汽油灯以及其他各种灯的竞争才取得了决定性的胜利。钨丝的应用有力地促进了电照明工业的发展。甚至可以说,正是这位抗高温的能手,开辟了电照明技术的新纪元。
电灯,要开就开,要关就关,非常方便。点亮电灯不用火柴,不生火苗, 不会冒烟,光亮洁白,安全舒适,给用户带来了无比的兴奋和欢乐。
电灯,作为新生的光源,光明的使者,开始展开它那强劲的翅膀,迅速飞向全世界。