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第五百八十五章 實驗室和白熾燈

定海軍的實驗室,在趙信的指導之下,直接走出了白熾燈的這一條路,不能算是錯,因為相對于早期的電弧燈來說,白熾燈更加的安全,不光是使用時候的安全,還有對于眼的保護,白熾燈都要高于電弧燈,這也是它在歷史上取代電弧燈的原因。

電弧燈跟白熾燈,這是兩個發光的原理,電弧燈主要是讓電流通過的發光氣體,催動發光,這是比白熾燈早了差不多六七十年的發明。

不過早期電弧燈,它發不出白光,後世常用日光燈,它借助著的電流,通過低壓汞氣的時候,發出紫外線,這個紫外線再經過了熒光粉的還原,形成了類似日光的等。

在沒有這樣的熒光劑之前的,電弧發出的,多是一些其他顏色的光,比較好一點的,有藍光和紅光,稍差一點的,就是紫外線,紫外線有強烈的殺菌作用,可是日常使用,對于眼的危害相當的大。

趙信沒能力做出來熒光劑,或者是補光劑,無法讓那個電弧燈光線變成白光,也就主動放棄了這一點,走白熾燈這一條路。

白熾燈跟電弧燈的發光理念完全不同,他不是電流通過發光氣體發光,而是的電流在金屬上面通過的時候,因為電阻的關系,電流會不停的加熱金屬,當金屬加熱到一定溫度的時候,就會發出光芒,當這個溫度高到一定程度的時候,發出的光芒炙熱的如同太陽光。

實際上,太陽光也同樣是燃燒的形成,不同的是,太陽上面,無數的元素,不停的聚變反應,最終發出了光和熱。

這是一種熱光源,電流再電阻的作用之下,發光發熱,這應該是一個強氧化的作用,加熱本身就會促進氧化的過程,最早使用各種金屬的燈泡,之所以使用壽命較短,也是因為如此。

19世紀的時候,對于自然科學,已經有了一定的認識,比如說一些常見的物質的基本特性,熔點沸點之類。

很多研究燈泡的,不約而同的選擇了鉑金,原因就是在于,鉑金更容易加工並且熔點比普通的鋼鐵要高。

實驗證明,鉑金的熔點雖然很高,大概是1760度,對于燈泡來說,還是太低了,在電流加熱,發光之後,溫度會迅速的上升,鉑金哪怕穩定性比較強,到了熔點之後,也會熔斷。

在鉑金這樣的金屬都不行了之後,之後,選擇的都是熔點高物質。

碳縴維就成為了一種選擇,首先碳的熔點很高,高達3500度的熔點,足以承受住電流的高溫,唯一需要考慮的就是氧化性,只要真空就可以了的。

實際上,不是什麼完全真空,這個時代的工藝,也達不到抽成完全真空,只要抽去絕大部分空氣就可以了。

用竹子碳化制作的縴維,這玩意,還容易加工,在中國無數種的植物,總有一款合適的,說不定,日本的那一款竹子,就是在中國引進的。

隨便找到竹子,然後通過特別的方法,加工成細小的條形,然後通過實驗室的方法的,高溫燒成碳,這個控制起來並不容易,好在竹子太多了,也很好找,1000個,1萬個之中,只要成功了一個,就可以實驗。

實際上,整個尋找的過程之中,制作難度沒有那麼的困難,成功率大概在7成左右。

用玻璃廠制作出來玻璃瓶子,固定下來電路和燈絲,然後用抽管,抽出絕大部分的空氣,就簡單的形成了一個的燈泡的實驗體,然後通電點亮。

在經過了幾次失敗之後,電燈終于亮了,實驗成功之後,就是一個實用性的實驗,這種要在日常生活之中使用的東西,壽命不能太短,真的是幾個小時,十幾個小時,也不夠用啊。

竹縴維在第一波實驗之中,就展現了它的作用,第一個燈泡足足堅持了72個小時,這就有了初步使用的可能性。

接下來,一方面,研究燈泡的性能,如何讓空氣抽的更加的到位,防止氧化損害燈泡,另外一方面,在電路還有縴維形狀上面,進行調整。

趙信還畫出了後世的燈泡的形象,給與幫助,在調整了諸多的配合之後,燈泡的壽命增加到了90個小時,這已經有了基本上使用的可能。

趙信記得,愛迪生發明的實用性燈泡,他的壽命是170小時,這個大大高于現在的,他更願意相信是材料上面的原因。

日本的竹子,暫時,還沒有辦法到日本進行尋找,未來,當大規模的船隊建成之後,跟日本交流的時候,可以選擇一部分的地方的竹子的種類進行研究。

現在,他找的竹子,只是附近有的,未必是最好,對北宋常用的竹子實驗,應該是有收獲的。

雙管齊下,效果當然很好,在反復試驗之後,總算挑選出了河北附近的一款竹子,在實驗室之中的驗證之中,取得了420個小時時間,哪怕在大規模生產之中打點折扣,也算是相當不錯了的。

在沒有金屬鎢的前提下,竹炭縴維,就成為了燈泡天然的材料,420小時,每天6小時的前提下,可以使用70天的,就算是12小時,也可以使用一個月以上的。

這個經過了一系列的研究,特別是趙信還有眾多的研究者加入進去,最終定型的燈泡,比起後世的白熾燈來說,大了很多,有些像是浴霸上面,400瓦的燈泡,巨大的玻璃體,加上鐵質後殼,跟後世燈泡有些相像,這也是趙信的懶省事,畢竟後世的燈泡,哪怕比較便宜,也是在多年的時間之中,最終驗證下來的,那肯定是好的。

現在趙信的能力,還沒有辦法驗證後世的形狀上面的理論,可是拿來主義的使用,還是沒有問題。

真空的問題,只能夠抽氣解決,這個時代的密封狀況,可能抽取也不是完全的真空,甚至是連半真空都算不上,卻也可以接受,目前的狀態下,200小時以上都可以了,更別說是400小時。

定型之後的燈泡,開始生產,不過只是小批量生產,最終只是生產了2000個左右,這樣的效率,在玻璃廠提供玻璃,鋼鐵廠提供後殼之後,燈絲,安裝和抽氣,基本上,都是在實驗室之中完成的。

2000個,抽調一部分人員過來,按照每天200個的速度,也最多需要10天,沒有必要制造很多。

趙信制作燈泡,只是為了讓實驗室方便一點,而不是為了普及的照明的。

定海軍一共制作了12個發電機,供12個研究所使用,這些發電機,跟後世比起來,非常的簡陋,3千瓦的時效,還不是每時每刻都可以的。

為發電機提供動能的,不是蒸汽機,更不是內燃機,而是一些牲口,比起耐力來說,牛馬並不是最好,不可能24個小時一直的,輪換的話,效率會降低。

最關鍵的是,牲口們的速度快慢不一,產生的電流,往往需要通過一定的穩壓裝置,注入到一些電池之中,才能夠均勻放出來,否則的話,一個電壓不穩,再怎麼好的燈泡,也承受不了,更別說這個時代的簡陋燈泡。

好在,白天,除非是一些特別的實驗,否則也不需要電燈,主要是晚上,只要提供足夠多伏特電池組的,勉強可以支撐研究所的使用。

又不是帶動的高耗電的裝備,充其量就是幾十個不同亮度的燈泡,最普通的伏特電池就可以了,趙信到是沒有再開金手指,把鉛酸電池弄出來。

這種更加的成熟的電池,在未來時代,運用了好幾十年,從最初出現1859年,到21世紀電瓶車普及的時代,還在使用,可以說,整個1920世紀,基本上說起電池,那就是鉛酸。

最簡單的伏特電池,不需要什麼合金,也比較的簡單,鉛酸,趙信只是知道一些簡單的原理,而不知道生產的過程,暫時可以先定下來,未來等電學上面的研究更進一步的,在研究就好了。

伏特電池,對于一些簡單燈泡,還是沒有問題的,最多就是大量制作就可以了,通過充電放電,形成穩定的電壓和電流,保證工作時候使用。

當夜幕再一次的籠罩了定海軍的大地的時候,研究所亮起了燈,趙信這麼一個穿越者的異類存在,定海軍跟世界上主流的研究不一樣的,沒有走電弧燈,而是直接白熾燈。

電弧燈,多是藍光,或者其他的光源,這是帶電的氣體發光,不是日光一樣的全光源,對于眼楮上面,就不是那麼的友好了,而且亮度不高。

在黑夜之中,沒有光的時候,選擇弧光燈也是沒有辦法的選擇,可是現在,有了更高的燈出現,當然放棄了這些。

研究人員驚喜的發現,黑夜再也不是阻礙,他們往往在黑夜之中,只能夠做簡單的實驗,依靠蠟燭,大部分步驟也需要進行嚴格的控制,這對于實驗室來說,很不友好,煤油燈雖然亮度更高,可是限制性就更大了的。

實驗室之中,不都是安全東西,只要實驗,肯定會伴隨著一些氣體和其他東西的排放,化學的東西,很多都是易燃易爆。

在蠟燭和煤油燈這里,他們是明火燃燒,把可燃物燃燒進行光的釋放,必須要通氣,也會燃燒氧氣,一旦混入易爆氣體,就會發生危險。

在實驗室建立的初期,曾經有研究員,在做研究的時候,疏忽安全規則的,最終造成了嚴重的後果,發生了爆炸,不但實驗室之中的所有人員都身死,實驗器材也破壞了很多。

後來,趙信總結了事故原因,最終確定了實驗規則,在做未知實驗的時候,不允許在黑夜之中,同時,有明確的可燃,可爆氣體的釋放,或者是跟氧氣燃燒混合出有毒氣體的時候,不允許在晚上。

這樣的限制就非常大,定海軍實驗室之中,這樣的實驗不少,大部分也是向新實驗模索的,這樣一禁止下來,整個實驗室,可能一天只有能見度最高的幾個小時,可以進行這樣的實驗。

現在,燈泡的出現,只要一個,就可以把實驗室照亮,一些對于光線要求比較高的實驗,還可以用台燈這樣,可以把燈光聚集再一起的工具。

白熾燈雖然是熱光源,在燈泡內部溫度也很高,可是他的其中被抽成半真空,也密封了之後,不與外界的氣體交流,這就非常安全。

就算可靠性不強,會燒壞,讓燈泡不亮,也只是不亮而已,在燈泡的設計之中,參考了後世的設計,燈絲之間相當的細,也用一定的方法,形成了一個閉合的電路,只要燈泡壞了,就是燈絲燒斷,閉合電路斷絕,那就不會有電流流過,也就不會加熱,最起碼對于周圍,是安全。

白熾燈的出現,在一定程度上面,推動了積極性和效率的提升,在電燈出現的一兩個月時間之中,研究所的各方面的效率提升了很多,電燈帶來四分之一研究時間的延長,是一個方面,研究員自發的積極性,則代表著另外一個方面。

趙信關注的並不是這個,見識到了後世,更加節電,更加明亮的LED光源,白熾燈,還是最初級的白熾燈,根本入不了它的眼,他更加關注的是整體的效率問題。

經過測算,一般一個小一點竹炭縴維白熾燈,它的瓦數在70左右,亮度上面,大概是相當于後世40瓦左右的普通白熾燈的燈泡,100瓦的相當于60瓦,140瓦大概相當于80瓦。

這樣對于電力的浪費較大,好在,整個定海軍,大部分的實驗室,都是比較簡陋的,一般100瓦的燈泡就夠了,也就是牛大力這樣的大型冶金實驗室,才會用到超過尋常實驗室10倍的房間。

白熾燈的出現,讓定海軍最起碼在實驗室之中,解決了照明的關系,大大的延長了研究的時間,讓實驗的效率大大的增加,科學上面的東西,來不得半點虛假,沒有足夠的累計,也就沒有突破和成果,之前積壓下來的積極性,迅速的展現,定海軍獲得了一大批的成果,這或許是燈泡發明的意外之喜。

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