白熱電灯を冷却すると暗くなりますか？

質問

白熱電灯は点灯時、非常に熱くなりますが、点灯したままで適当な方法で冷やしてやると暗くなってしまいますか。実験するのは危険そうなので考えているのですが考え方を教えていただければと思います。

回答No.6

ymmasayan · ベストアンサー

冷やした実験データはありませんが、電球の周囲を暖めたデータがあります。
相当古いですが電気工学ハンドブックに載っていますので権威はあります。

電球寿命
常温で100%、100℃で60%、200℃で50%、300℃で40%
寿命はフィラメント温度の影響ですから、原理的には冷やせば寿命は伸びる、つまりフィラメント温度が下がることになりますね。

温度と光の関係で面白いページを見つけました。
Ｋは絶対温度ですから摂氏＋２７３です。
電球の３０００℃(３２７３Ｋ)
太陽の６０００℃(６２７３Ｋ)
赤熱した鉄板の６００℃(８７３Ｋ)
などを入れてみてください。
太陽光が７色で白に見えるんですよね。
色のついていない部分は赤外線、紫外線です。

参考URL：

http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/news/text/2000/p000104a.html

お礼

ご教示ありがとうございます。エネルギーと熱の関係について何か理解できることがありそうに思いました。

回答No.10

pitagorajr

理科年表（普通の本屋に売ってます）のほんの（わずかな）一部に「金属の電気抵抗」のページがあって、タングステンについては４つの温度が載ってます－78度で３．２、20度で５．５、1000度で３５、3000度で１２３です。この数値はある断面積のある長さの抵抗値です。これだと２０倍になるのですがよくわかりません。なお、温度を下げて（抵抗値を下げて）高温より明るく光らすことは考えられません。考えてみれば、複雑ですね。フィラメントの中心は表面より温度が高いはず、ということは抵抗が高い。

お礼

はじめは単純な質問かと思っていたのですが。いろいろ教えていただいている過程でだんだん難しい問題ではないかと思うようになりました。改めて勉強したいと思っております。

回答No.9

pitagorajr

子供のころ実験しました。ガラスをそっと割ってフィラメントやステムとかを水に漬けて通常の電圧をかけました。通常の８倍の電流が流れて泡が出続けました。もちろん光らないままです。電源を切ってから外に出しても断線はしていませんでした。
ほかの実験。昔真空管の内でもヒーターの太い真空管をタバコのライターにしようとして、ガラスを割りました。空気が入るとよく冷えるので赤くなりませんでした。もちろん切れません。電球をガラスの外から冷やすことはしてません。家庭用電灯器具に最大容量が書かれていますが、電球を守るのか器具を守るのどちらか分かりません。

お礼

ご自身の実験に基づくご教示をありがたく伺いました。いろいろな方のお話しでずいぶん勉強の材料をいただきました。ありがとうございました。

回答No.8

hika_chan_

冷やしたいなら、液体窒素の中に電球のガラスの部分を無くした電球を入れて点灯すると、フィラメントが切れずに明かりがつきますよ。
どうなったかは忘れちゃいましたが・・・

お礼

お礼が遅くなって申し訳ございませんでした。今まで考えていたのですがフィラメントが低温なのに明かりがつくということがどうしても理解できなかったので改めて勉強させていただきます。貴重な情報をありがとうございました。

回答No.7

maikosandos

横から補足です。

白熱電球は、発熱によりフィラメントの抵抗値を上げて電流値を下げています。

突入電流は、定格の１０倍と言う話です。

方法は不明ですが、フィラメントの温度を下げていくと明るくなり、フィラメントが焼き切れるか、ブレーカーが落ちるかの勝負になります。

お礼

ご回答ありがとうございます。だんだん難しい話になってきました。勉強させてください。

回答No.5

tttt23

方法は別にして、

フィラメントを冷やすと電気抵抗が小さくなり電流が増えるため、より明るくなります。

当然電圧は一定 (AC 100V) と考えます。

お礼

ご回答ありがとうございます。フィラメント自身の温度によって同じ電気エネルギーによっても赤外線の割合が減るということでしょうか。

回答No.4

K-1

フィラメントが光るのは電気抵抗により熱が発生し、そのとき光も出すからですね。
ですので、電気抵抗がなくなる絶対零度付近まで冷やせば熱も光も出さなくなるとは思われます。

問題は電球のガラス内部は真空（最近はガス充填かな？）なので、フィラメントを直接冷却するのは難しいということですかね。

お礼

ご回答ありがとうございます。加熱の副産物として光も出てくるように考えてよいのでしょうか。

回答No.3

denkiya3

＞点灯したままで適当な方法で冷やしてやると暗くなってしまいますか。
　実験するのは危険そうなので・・・

＊白熱電球の内部は真空に近くしてあります（希ガスを封入）ので、
　外部から冷却しての「暗くする」のは現実には、対流放熱が出来ないので困難と思われます。

＊＊実験は、まさしく危険です。

　私の経験では、点灯中に（屋内用）白熱電球に水滴を掛けただけで電球は割れました。
　（屋外等の雨水の掛かる可能性のある場所での白熱灯は、屋外用（ガラスが石英製）が必要です）

　点灯前から冷却して、点灯実験するにしても、割れるのを想定して危険対策が必要と思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。いかにも危険そうなので実験はいたしませんのでご安心ください。

回答No.2

tetujin3

白熱電灯は，電球内部にあるタングステンのフィラメントに通電してジュール熱を発生させ，これにより強い光を発生させます。
したがって，適当な方法で点灯中の白熱電灯を冷却して，タングステンフィラメントの温度を下げることができれば，ご質問の通り光は暗くなります。

さて，適当な冷却方法ですが，簡単には思いつきません。
熱の放射を促進する物質を電球表面にコーティングする方法など考えられますが，コーティングにより光をさえぎってししまうので，意味がありません。
安全を考えれば，ドライアイスなどの冷媒を利用して，高温の電球表面近傍の空気を冷却するなどが良いのでしょうか？
高温の白熱灯でやけどしたり，急冷して電球を割ってしまったりすることの無い様に十分に気をつけてください。・・・って，考えているだけでしたね！

お礼

ご回答ありがとうございました。よく理解できました。

回答No.1

a-yoshi

普通の者ですが、

>点灯したままで適当な方法で冷やしてやると暗くなってしまいますか
→光を発しているのは、中に入っているフィラメントが熱せられているからですよね。そのフィラメントを冷やすというのは困難かと思うのですが。

白熱電灯のガラスの部分を冷やすことは可能なのかもしれませんが、その冷気がフィラメント(の発熱)に影響を及ぼすほど強い冷却ができるのでしょうか？出来ないような気がするのですが。

お礼

ご回答ありがとうございます。表面から簡単に冷えないからこそ電灯としての働きが可能なのですね。