d Gaslichtquellen Benedikt Daumann Inkohärente Lichtquellen

Transkript

1 Gaslichtquellen

2 Übersicht Definition Gaslichtquellen Verschieene Gaslichtquellen Glühstrumpf Mechanismus Zusammenfassung

3 Definition Gaslichtquellen Lichtquellen, ie urch ie Verbrennung von Gasen irekt (Planck sche Strahlung + Fluoreszenzstrahlung aus er Gasphase) oer inirekt (Planck sche Strahlung + Fluoreszenzstrahlung aus em Glühstrumpf) sichtbares Licht erzeugen. Das verbrennene Material kann bei Raumtemperatur in allen 3 Aggregatzustänen vorliegen.

4 Verschieene Gaslichtquellen

5 Verschieene Gaslichtquellen Voraussichtlich älteste, vom Menschen verwenete Lichtquelle

6 Verschieene Gaslichtquellen Kerze: Verbrennung von gasförmigem Wachs Der Docht ient als Brennstofflieferant 0,1-0,2 lm/w

7 Verschieene Gaslichtquellen Starklichtlampe: Benzin, Petroleum un Spiritus als Brennmeium Bei Lampen mit Petroleum un Benzin muss Druck aufgebaut weren Bei spiritusbetriebenen Starklichtlampen wir as Gefälle ausgenutzt

8 Verschieene Gaslichtquellen Starklichtlampe: Petromax, Geniol, Alain oer Tilley Brennstoffverbrauch von 0,05-0,15 l/h Lichtausbeute: 5 lm/w Vergleichbar mit einer W Glühlampe Kerze Starklichtlampe Glühlampe Lichtausbeute 0,1-0,2 lm/w 5 lm/w 15 lm/w Energieverbrauch pro 0,05-0,15 l h 3-8 g Wachs Petroleum W

9 Verschieene Gaslichtquellen

10 Glühstrumpf Geschichte: 1885: C.A. von Welsbach stellte einen Lanthansalz getränkten Baumwollstrumpf her, um ie Effizienz von Inkaneszenzlampen zu erhöhen 1891: Das lanthanhaltige Gerüst wure urch eine Thorium/Cer Mischung ersetzt (1% Cer) Heutzutage: Einsatz von Yttrium un Cer (2% Cer)

11 Glühstrumpf In er Flamme bilet sich aus em seltenen Ersalz getränkten Strumpf ein oxiisches Gerüst Als SEE-Salze können z.b. Acetate oer Nitrate eingesetzt weren.

12 Mechanismus nm entsprechen ca kj/mol Nach E = 1,5*R*T liegt ie mittlere kinetische Energie bei einer Temperatur von 1800 K bei 22,4 kj/mol. Anteil er Moleküle oberhalb eines bestimmten Wertes wir wie folgt berechnet: ΔN/N=e -E/R*T Für >160 kj/mol bei 1800 K : ΔN/N= 2,27*10-5 also 0,002% Für >300 kj/mol bei 1800 K : ΔN/N= 1,97*10-9 also 0, %

13 Mechanismus 2 H 2 + O 2 2 H 2 O ΔH = -242 kj/mol H* + O 2 HO* + O* ΔH = +66 kj/mol O* + H 2 HO* + H* ΔH = +2 kj/mol HO* + H 2 H 2 O + H* ΔH = -60 kj/mol H* + HO* H 2 O ΔH = -492 kj/mol H* + HO* + M H 2 O + M M steht für unbeteiligte Materie in er Umgebung. Dies kann auch er Glühstrumpf oer Ruß sein 3 Reaktionspartner mit je 22,4 kj/mol aiert mit er Reaktionsenthalpie, ergibt 279,6 kj/mol für beie Proukte. Die Energie wir am Festkörper in Phononen umgewanelt

14 Mechanismus Ce 3+ Ionen weren urch Stoßanregung vom 2 F J - ([Xe]4f 1 ) in en 2 D J -([Xe]5 1 ) Zustan überführt, ionisiert un ie Elektronen weren auf Defekten eingefangen (e - -Fallen) Durch ie hohe Temperatur er Flamme weren ie eingefangenen Elektronen wieer aktiviert un nach er Rekombination mit Ce 4+ tritt Emission (Ce 3+* Ce 3+ ) auf (Thermolumineszenz)

15 Mechanismus Natriumemission bei Kerzen un er Holzverbrennung Anregung er Natriumatome vom 2 S 1/2 Zustan ([Ne]3s 1 ) zum 2 P J Zustan ([Ne]3p 1 ) hat eine Lebensauer von 10-9 s un ie Emissionslinien liegen bei 589,0 un 589,6 nm.

16 Zusammenfassung Verschieene Gaslichtquellen wuren vorgestellt Die Geschichte un er Aufbau von Glühstrümpfen (C.A. von Welsbach) Berechnungen für ie Anregung es Glühstrumpfs Der Mechanismus er Ce 3+ un Natriumemission

17 Fragen?