Chi ha sviluppato un metodo di trattamento termico che ha permesso di modellare i filamenti di carbonio nelle forme?
doc-7843
Lewis Latimer, allora impiegato da Edison, sviluppò un metodo migliorato di trattamento termico dei filamenti di carbonio che riduceva la rottura e permetteva di stamparli in forme nuove, come la caratteristica forma "M" dei filamenti Maxim. Il 17 gennaio 1882, Latimer ottenne un brevetto per il "Process of Manufacturing Carbons", un metodo migliorato per la produzione di filamenti di lampadine, acquistato dalla United States Electric Light Company. Latimer ha brevettato altri miglioramenti, come un modo migliore di attaccare i filamenti ai loro supporti in filo metallico.
None
doc-7840
Con l' aiuto di Charles Stearn, un esperto di pompe per vuoto, nel 1878, Swan sviluppò un metodo di lavorazione che evitò l' annerimento precoce del bulbo. Questo ha ricevuto un brevetto britannico nel 1880. Il 18 dicembre 1878, in occasione di una riunione della Newcastle Chemical Society, fu mostrata una lampada che utilizzava un' esile bacchetta di carbonio, e Swan diede una dimostrazione di lavoro durante la riunione del 17 gennaio 1879. E' stato anche mostrato a 700 che hanno partecipato ad una riunione della Società letteraria e filosofica di Newcastle su Tyne il 3 febbraio 1879. Queste lampade utilizzavano un' asta di carbonio da una lampada ad arco piuttosto che un filamento sottile. Così avevano una bassa resistenza e richiedevano conduttori molto grandi per fornire la corrente necessaria, quindi non erano commercialmente pratici, anche se hanno fornito una dimostrazione delle possibilità di illuminazione ad incandescenza con un vuoto relativamente alto, un conduttore di carbonio e fili piombo in platino. Oltre a richiedere troppa corrente per rendere pratico un impianto elettrico della stazione centrale, il loro ciclo di vita era molto breve. Swan rivolse la sua attenzione a produrre un migliore filamento di carbonio e i mezzi per fissarne le estremità. Egli ideò un metodo di trattamento del cotone per produrre il "filo pergamenato" e ottenne il brevetto britannico 4933 nel 1880. Da quest' anno ha iniziato a installare lampadine in case e luoghi di riferimento in Inghilterra. La sua casa è stata la prima al mondo ad essere illuminata da una lampadina e anche la prima casa al mondo ad essere illuminata dall' energia idroelettrica. Nel 1878 la casa di Lord Armstrong a Cragside fu anche tra le prime case ad essere illuminate dall' elettricità. Nei primi anni del 1880 aveva iniziato la sua azienda.
None
doc-7856
I primi filamenti di lampadina di successo sono stati fatti di carbonio (da carta carbonizzata o bambù). I primi filamenti di carbonio ha avuto un coefficiente di resistenza negativo di temperatura - come hanno ottenuto più caldo, la loro resistenza elettrica è diminuita. Ciò ha reso la lampada sensibile alle fluttuazioni dell' alimentazione elettrica, in quanto un piccolo aumento di tensione potrebbe causare il riscaldamento del filamento, riducendone la resistenza e provocando un maggiore assorbimento di energia e calore. Nel processo "lampeggiante", i filamenti di carbonio venivano riscaldati dalla corrente che li attraversava, mentre in un recipiente sottovuoto contenente vapori di idrocarburi (di solito benzina). Il carbonio depositato sul filamento da questo trattamento ha migliorato l' uniformità e la resistenza dei filamenti così come la loro efficienza. Un filamento metallizzato o "grafitizzato" è stato prima riscaldato in un forno ad alta temperatura prima di lampeggiare e il gruppo lampada. Ciò ha trasformato il carbonio in grafite che ha ulteriormente rafforzato e lisciato il filamento. Questo ha anche modificato il filamento per avere un coefficiente di temperatura positivo, come un conduttore metallico, e ha contribuito a stabilizzare il consumo di energia della lampada, la temperatura e l' uscita della luce contro piccole variazioni nella tensione di alimentazione.
None
doc-7858
Nel 1906 fu introdotto il filamento di tungsteno. Tungsteno metallo inizialmente non era disponibile in una forma che ha permesso di essere trafilato in fili sottili. Filamenti in polvere di tungsteno sinterizzato erano abbastanza fragili. Nel 1910, William D. Coolidge di General Electric sviluppò un processo per la produzione di una forma duttile di tungsteno. Il processo richiedeva la pressatura della polvere di tungsteno in barre, quindi diversi passi di sinterizzazione, la pressatura e quindi il disegno del filo. Si è scoperto che i filamenti di tungsteno molto puro formato che si abbassano in uso, e che un trattamento molto piccolo "doping" con potassio, silicio e ossidi di alluminio a livello di poche centinaia di parti per milione notevolmente migliorato la vita e la durata dei filamenti di tungsteno.
None
doc-650
Ad una certa temperatura (generalmente compresa tra 1.500 °F (820 °C) e 1.600 °F (870 °C), a seconda del contenuto di carbonio), il metallo base dell' acciaio subisce un cambiamento nella disposizione degli atomi nella sua matrice cristallina, detta allotropia. Questo permette ai piccoli atomi di carbonio di entrare negli interstizi del cristallo di ferro, diffondendosi nella matrice di ferro. Quando questo accade, gli atomi di carbonio sono detti in soluzione, o mescolati con il ferro, formando una fase cristallina unica, omogenea, detta austenite. Se l' acciaio viene raffreddato lentamente, il ferro si trasforma gradualmente in allotropio a bassa temperatura. Quando questo accade gli atomi di carbonio non saranno più solubili con il ferro, e saranno costretti a precipitare fuori dalla soluzione, nucleando negli spazi tra i cristalli. L' acciaio diventa quindi eterogeneo, essendo formato da due fasi: il carbonio (carburo) e la ferrite. Questo tipo di trattamento termico produce acciaio piuttosto morbido e piegabile. Tuttavia, se l' acciaio viene raffreddato rapidamente, gli atomi di carbonio non avranno il tempo di precipitare. Quando si raffredda rapidamente, si verifica una trasformazione senza diffusione (martensite), in cui gli atomi di carbonio rimangono intrappolati in soluzione. Questo fa sì che i cristalli di ferro si deformino intrinsecamente quando la struttura cristallina cerca di cambiare il suo stato a bassa temperatura, rendendolo molto duro e fragile.
None
doc-649
Le leghe sono spesso fatte per alterare le proprietà meccaniche del metallo base, per indurre durezza, tenacità, duttilità o altre proprietà desiderate. La maggior parte dei metalli e delle leghe può essere temprata creando difetti nella loro struttura cristallina. Questi difetti sono creati durante la deformazione plastica, come il martellamento o la flessione, e sono permanenti a meno che il metallo non sia ricristallizzato. Tuttavia, alcune leghe possono alterare le loro proprietà anche attraverso il trattamento termico. Quasi tutti i metalli possono essere ammorbiditi da ricottura, che ricristallizza la lega e ripara i difetti, ma non come molti possono essere indurito da riscaldamento e raffreddamento controllati. Molte leghe di alluminio, rame, magnesio, titanio e nichel possono essere rinforzate in una certa misura con un qualche metodo di trattamento termico, ma poche rispondono allo stesso grado dell' acciaio.
None
doc-7857
Nel 1902, la società Siemens sviluppò un filamento di lampada al tantalio. Queste lampade erano più efficienti anche dei filamenti di carbonio grafitizzati e potevano funzionare a temperature più elevate. Poiché il metallo al tantalio ha una resistività inferiore rispetto al carbonio, il filamento della lampada al tantalio era abbastanza lungo e richiedeva più supporti interni. Il filamento metallico aveva la proprietà di accorciarsi gradualmente durante l' uso; i filamenti venivano installati con grossi anelli che si stringevano durante l' uso. Questo ha reso le lampade in uso per diverse centinaia di ore abbastanza fragili. I filamenti metallici avevano la proprietà di rompersi e ri-saldarsi, anche se ciò di solito ridurrebbe la resistenza e abbrevierebbe la vita del filamento. General Electric acquistò i diritti d' uso dei filamenti di tantalio e li produsse negli Stati Uniti fino al 1913.
None
doc-16804
I misuratori di conducibilità termica si basano sul fatto che la capacità di un gas di condurre il calore diminuisce con la pressione. In questo tipo di calibro, un filamento di filo viene riscaldato facendo passare corrente attraverso di esso. Per misurare la temperatura del filamento si può quindi utilizzare una termocoppia o un rilevatore di temperatura a resistenza (RTD). Questa temperatura dipende dalla velocità con cui il filamento perde calore al gas circostante e quindi dalla conducibilità termica. Una variante comune è il calibro Pirani che utilizza un singolo filamento di platino sia come elemento riscaldato che come RTD. Questi calibri sono precisi da 10 torr a 10-3 torr, ma sono sensibili alla composizione chimica dei gas misurati.
None
doc-7841
Thomas Edison iniziò una seria ricerca nello sviluppo di una lampada ad incandescenza pratica nel 1878. Il 14 ottobre 1878 Edison ha depositato la prima domanda di brevetto per il "Miglioramento delle luci elettriche". Dopo molti esperimenti, prima con il carbonio nei primi anni del 1880 e poi con il platino e altri metalli, alla fine Edison ritorna a un filamento di carbonio. La prima prova riuscita fu il 22 ottobre 1879 e durò 13,5 ore. Edison ha continuato a migliorare tale progettazione e, entro il 4 novembre 1879, ha depositato un brevetto USA per una lampada elettrica che utilizza "filamento o striscia di carbonio arrotolati e collegati a fili di contatto platina". Sebbene il brevetto descrivesse diversi modi per creare il filamento di carbonio, tra cui l' uso di "filo di cotone e lino, stecche di legno, carta arrotolata in vari modi", Edison e il suo team scoprirono in seguito che un filamento di bambù carbonizzato poteva durare più di 1200 ore. Nel 1880 il battello a vapore Oregon Railroad and Navigation Company, Columbia, divenne la prima applicazione per le lampade elettriche ad incandescenza Edison (era anche la prima nave ad utilizzare una dinamo).
None
doc-7861
Mentre il gas inerte riduce l' evaporazione del filamento, conduce anche calore dal filamento, raffreddandolo e riducendone l' efficienza. A pressione e temperatura costanti, la conducibilità termica di un gas dipende dal peso molecolare del gas e dalla sezione trasversale delle molecole di gas. I gas ad alto peso molecolare hanno una minore conducibilità termica, perché sia il peso molecolare è più alto sia l' area della sezione trasversale è più alta. Il gas allo xeno migliora l' efficienza grazie al suo elevato peso molecolare, ma è anche più costoso, quindi il suo uso è limitato alle lampade più piccole.
None
doc-659
Mentre l' uso del ferro cominciò a diffondersi intorno al 1200 a. C., soprattutto a causa delle interruzioni nelle rotte commerciali dello stagno, il metallo è molto più morbido del bronzo. Tuttavia, piccole quantità di acciaio (una lega di ferro e circa l' 1% di carbonio) sono sempre state un sottoprodotto del processo di fioritura. La capacità di modificare la durezza dell' acciaio mediante trattamento termico era nota fin dall' 1100 a. C. e il materiale raro veniva valutato per la fabbricazione di utensili e armi. Poiché gli antichi non riuscivano a produrre temperature sufficientemente elevate per fondere completamente il ferro, la produzione di acciaio in quantità decenti non si verificò fino all' introduzione dell' acciaio blister durante il Medioevo.
None