Bolsista: Roniel Francisco
Olá pessoal do QUIPIBID!Hoje vamos falar um pouco sobre um item do nosso
dia a dia, que para a grande maioria seria indispensável no cotidiano, uma vez
que, elas iluminam casas, ruas, praças, estações e aeroportos: a lâmpada. Além
disso, servem como atrativos em muitos estabelecimentos comerciais, pois chamam
a atenção dos clientes em belos letreiros luminosos.
As primeiras lâmpadas começaram a serem comercializadas por volta de
1880, pela indústria de Thomas Alva Edison, nos Estados Unidos. Eram lâmpadas
incandescentes, formadas por um bulbo de vidro fechado a vácuo.Na lâmpada de
Edison, o filamento era de algodão carbonizado e durava aproximadamente 40 horas,
mas hoje, o material que se usa é o tungstênio, um elemento que tem ponto de
fusão mais alto do que outros metais, ou seja, necessita de uma temperatura
muito elevada para passar ao estado líquido. As lâmpadas de hoje possuem rendimento
de 1000 horas e são compostas por gases inertes, diferentes das lâmpadas
iniciais.
Figura 1: esquema da composição da lâmpada incandescente.
Funcionamento das lâmpadas incandescentes:
As
lâmpadas incandescentes são formadas pelo bulbo, que é o vidro da parte externa,
sua finalidade é impedir o contato com o oxigênio. Os fios de níquel, o
filamento de tungstênio e os fios de molibdênio, formam a resistência elétrica,
que por sua vez, precisa ser composto de metais que tenham resistência elevada.
Para que a corrente elétrica possa ser controlada, quanto maior a resistência,
menor a corrente. A aplicação mais comum
dos resistores é transformar energia elétrica em energia térmica.
Quando
se liga uma lâmpada, a corrente elétrica passa pela resistência e se concentra
no filamento de tungstênio, que ao ser aquecido a 2.200°C fica incandescente,
produzindo luz visível. É importante que
não tenha oxigênio no interior do bulbo para que não entre em contato com o
tungstênio, o que causaria uma combustão. Por isso que nas lâmpadas atuais se
usa um gás inerte, ou seja, não reagente.
Nas lâmpadas incandescentes regulares esse gás é o argônio ou o
criptônio. Outra vantagem de usar um gás inerte, e não o vácuo, como nas
primeiras lâmpadas, é diminuir o desgaste do filamento. No vácuo, os átomos de
tungstênio que evaporam do filamento são atirados em linha reta e vão parar no
vidro da lâmpada, escurecendo-o. Com um gás inerte, eles colidem nos átomos
desse gás, sem fazer combustão, e podem voltar para o filamento, aumentando a
vida útil da lâmpada.
Lâmpadas de vapor de sódio e a emissão
de luz amarelada?
Dentro
do bulbo da lâmpada existe um tubo de descarga que contém vapor de sódio e um
gás inerte (neônio ou argônio), quando a lâmpada é ligada, a descarga elétrica
passa através do gás inerte, que tem como finalidade a descarga inicial através
do tubo, o mesmo tem em suas paredes sódio depositado e com o aquecimento,
ocorre a ionização deste sódio e a sua vaporização. Uma ilustração da lâmpada é
mostrada na figura 2.
Figura 2: Lâmpada de vapor de sódio
Quanto
maior a temperatura, mais rápida será a movimentação dos elétrons e dos átomos
do próprio sódio. Essa quantidade de energia fornecida excitam os átomos de sódio.
De acordo com Niels Bohr, quando um átomo recebe energia, ocorre o salto
quântico, o elétron passa de uma camada de menor energia para uma de maior
energia. Com o retorno dos elétrons às suas posições de origem, onde o átomo é
mais estável, há liberação da energia recebida para realizar o salto e
consequente emissão de luz visível. No caso do sódio, esta luz se enquadra
dentro dos comprimentos de onda do espectro amarelo, que é perceptível aos olhos
humanos. A figura 3 ilustra o salto quântico.
Figura 3: Ilustração do que seria o salto quântico.
A
lâmpada incandescente atualmente é a mais simples, as de vapor de sódio são
geralmente usadas na iluminação pública e zonas ao ar livre. Existem diversos
tipos de lâmpadas, como as halógenas e as fluorescentes, essas têm estrutura e
composição química que se diferem. Na próxima matéria vamos ver um pouco sobre
o funcionamento e as curiosidades que existem nessas lâmpadas, além do motivo
de certos elementos químicos serem usados e o porquê da emissão de luz branca.
Espero que tenham gostado. Bons estudos e até a próxima!
Referências:
FELTRE,
R. Química geral I, 6ª edição, 2004.
http://www.mundofisico.joinville.udesc.br/index.
php?idSecao=1&idSubSecao&idTexto=2
http://www.sobiologia.com.br/conteudos/oitava_serie/eletricidade6.php
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