正确答案:
白炽灯用久了会发黑是因为灯丝材料在高温下发生升华和凝华现象。
分析:
白炽灯是一种通过电流加热灯丝(通常是钨丝)使其发光的照明设备。当电流通过灯丝时,灯丝温度可高达2500℃以上,此时灯丝发出可见光,这就是白炽灯的工作原理。
然而,随着使用时间的增加,灯丝会逐渐变细、变脆,最终可能烧断。这个过程并非一蹴而就,而是伴随着一系列物理变化。
1. 灯丝的升华现象
在高温下,钨丝中的部分钨原子会从固态直接转变为气态,这一过程称为“升华”。由于灯泡内部是真空或低压惰性气体环境,这些气态的钨原子不会被迅速氧化,而是会在灯泡内壁上沉积。
2. 灯泡内壁的凝华现象
当这些气态的钨原子遇到较冷的玻璃灯泡内壁时,又会重新凝结为固态,形成一层黑色的沉积物。这就是我们看到的灯泡内壁变黑的原因。
3. 灯丝变细与寿命缩短
随着灯丝不断升华,其横截面积逐渐减小,电阻增大,导致工作温度进一步升高,从而加速灯丝的损坏,最终导致灯丝断裂,灯泡失效。
总结:
白炽灯用久了会发黑,主要是因为灯丝在高温下发生升华,产生的钨蒸气在灯泡内壁凝华,形成黑色沉积物。这是白炽灯老化过程中的一个典型现象,也说明了白炽灯使用寿命有限的原因之一。
延伸思考:
现代照明技术已经逐步淘汰了白炽灯,取而代之的是更节能、寿命更长的LED灯或卤素灯。这些新型灯具不仅减少了能源消耗,也避免了传统白炽灯因灯丝升华而导致的内壁发黑问题。
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