سلسلة «أطفال فضوليون»: لماذا تُضيء المصابيح؟
محتوى مترجم | ||
| المصدر |  | |
| التاريخ | ||
| الكاتب | ||
تأتي هذه المقالة ضمن سلسلة «أطفال فضوليون»، وهي سلسلة مترجمة، نُشرت لأول مرة باللغة الإنجليزية في موقع «The Conversation»، وتهدف لتقديم أجوبة مُبسّطة وواضحة للأسئلة التي دائمًا ما يطرحها الأطفال.
لماذا تُضيء المصابيح؟
تم اختراع المصابيح الكهربائية منذ أكثر من 200 عام، وظلت شائعة الاستخدام لأكثر من قرن، وهي تعمل عن طريق تحويل الكهرباء إلى ضوء (وقليلًا من الحرارة).
اليوم، أكثر المصابيح الكهربائية شيوعًا في الاستخدام هي المصابيح المتوهجة (أقدم نوع)، والمصابيح الثنائية الباعثة للضوء (ليد – LEDs).
لاحظ هنا أن كلمة «المتوهجة» تشير إلى شيءٍ ما شديد الحرارة يضيء باللون الأبيض.
المصابيح المتوهجة
تمتلك المصابيح المتوهجة غلافًا خارجيًا مصنوعًا من الزجاج، والذي بدوره يتم تفريغه من جميع الهواء بداخله!
داخل هذا الفراغ، هناك سلك ملفوف رقيق يسمى (خيوط أو فتيل) وهي مصنوعة من معدن يسمى «التنجستن».
أظن الآن يمكنك تخمين سبب تفريغ ذلك الغلاف الزجاجي من الهواء؟
صحيح، يتم تفريغه بالكامل من الهواء تجنبًا لصدأ فتيل التنجستن أو (تأكسده) عندما ترتفع الحرارة ويسخن.
لماذا التنجستن؟
يُستخدم التنجستن في المصابيح الكهربائية لأنه يمتلك درجة انصهار عالية للغاية (أكثر من 3000 درجة مئوية)، وهي أعلى بكثير من درجة الحرارة اللازمة لإظهار الضوء الأبيض (2000 درجة مئوية).
كيف تضيء مصابيح التنجستن من خلال التسخين الشديد؟
تُستخدم هذه الأنواع من المصابيح الكهربائية في السيارات ومصابيح الجيب منخفضة التكلفة لأنها رخيصة وموثوقة، ولكنها أيضًا تُسبب الكثير من الحرارة وهذا في الواقع يُعد مضيعة للطاقة!
1. عند توصيل المصباح الكهربائي بمصدر للكهرباء، يمكن للكهرباء الانتقال بسهولة عبر الأسلاك الكهربائية السميكة إلى المصباح الكهربائي.
2. عندما تصل الكهرباء إلى فتيلة التنجستن، ذات السمك الرقيق للغاية، يصعب على الكهرباء شق طريقها بسهولة، لذلك تقوم باستخدام قدر كبير من الطاقة التي تجعل الفتيلة ساخنة للغاية، ومنها تُضيء الفتيلة.
3. كلما زادت الطاقة التي يستخدمها المصباح الكهربائي، كلما زادت إضاءته. عادة ما يتم كتابة كمية الطاقة على جانب المصباح الكهربائي؛ على سبيل المثال (20 واط، 40 واط).
مصابيح «ليد – LED»
في المنازل والمدارس والطرق وأماكن العمل الحديثة، يتم استبدال المصابيح المتوهجة بمصابيح «ليد – LED». وذلك لأنهم يستخدمون طاقة أقل بكثير -حوالي السدس- لإنتاج نفس كمية الضوء، فهذه المصابيح لا تنتج حرارة عالية مثل التنجستين. كما أنها أيضًا تدوم لفترة طويلة جدًا، مقارنة بالمصابيح الأخرى.
كيف تضيء مصابيح الليد؟
لا تختلف طريقة عمل مصابيح ليد عن طريقة عمل المصابيح المتوهجة. ولكن بدلاً من تسخين السلك لإنتاج الضوء الأبيض، يحتوي مصباح ليد على مادة خاصة بداخله تسمى «أشباه الموصلات» تنتج هي الضوء.
عند مرور تيار كهربائي عبر المصباح، تتفاعل المادة المعينة من أشباه الموصلات من خلال عملية تسمى التألق الكهربي ينتج عنها انبعاث الكثير من الضوء، دون إنتاج كمية كبيرة من الحرارة.
ومن الطريف، أنه يمكننا صنع مصابيح ليد تُنتج ضوءًا بأي لون نريده، وذلك من خلال تغيير المواد الكيميائية في أشباه الموصلات.
