Fenomeno fisico

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¿Explique el fenómeno físico a partir del cual las lámparas incandescentes al vació mejoran su rendimiento lumínico al agregarle un gas?

Aunque antiguamente se hacía el vacío en el interior de la ampolla, en la actualidad se rellena con un gas inerte por las ventajas que presenta.

El gas de relleno se utiliza en lámparas de filamento incandescente para reducir la rapidez de evaporación delfilamento calentado. En la actualidad se utilizan gases inertes como el nitrógeno, argón y kriptón, este último se usa en casos donde se justifique su costo por la mayor eficacia o la más larga duración (vida útil) de la lámpara. Por ejemplo, una lámpara de 90 W de kriptón "ahorradora de luz" produce de 7 a 8% menos luz con la misma duración que una bombilla estándar de 100 w.

Las lámparasincandescentes tienen una duración normalizada de 1000 horas, una potencia entre 25 y 2000 W y unas eficacias entre 7.5 y 11 lm/W para las lámparas de vacío y entre 10 y 20 para las rellenas de gas inerte. En la actualidad predomina el uso de las lámparas con gas, reduciéndose el uso de las de vacío a aplicaciones ocasionales en alumbrado general con potencias de hasta 40 W.

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FUNCIONAMIENTODE LA LÁMPARA INCANDESCENTE

En la mayoría de los casos junto con la luz se genera también calor, siendo esa la forma más común de excitar los átomos de un filamento para que emita fotones y alcance el estado de incandescencia.

Normalmente cuando la corriente fluye por un cable en un circuito eléctrico cerrado, disipa siempre energía en forma de calor debido a la fricción o choque que seproduce entre los electrones en movimiento. Si la temperatura del metal que compone un cable se eleva excesivamente, el forro que lo protege se derrite, los alambres de cobre se unen por la pérdida del aislamiento y se produce un corto circuito.
Para evitar que eso ocurra los ingenieros y técnicos electricistas calculan el grosor o área transversal de los cables y el tipo de forro aislante que debentener, de forma tal que pueda soportar perfectamente la intensidad máxima de corriente en ampere que debe fluir por un circuito eléctrico.

Cuando un cable posee el grosor adecuado las cargas eléctricas fluyen normalmente y la energía que liberan los electrones en forma de calor es despreciable. Sin embargo, todo lo contrario ocurre cuando esas mismas cargas eléctricas o electrones fluyen através de un alambre de metal extremadamente fino, como es el caso del filamento que emplean las lámparas incandescentes. Al ser ese alambre más fino y ofrecer, por tanto, más resistencia al paso de la corriente, las cargas eléctricas encuentran mayor obstáculo para moverse, incrementándose la fricción.

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A. – Las cargas eléctricas o electrones fluyen normalmente por el conductordesprendiendo poco calor.
B. – Cuando un metal ofrece resistencia al flujo de la corriente, la fricción de las cargas eléctricas. Chocando unas contra otras provocan que su temperatura se eleve. En esas condiciones las moléculas. Del metal se excitan, alcanzan el estado de incandescencia  y  los  electrones  pueden  llegar  a  emitir. Fotones de luz.

Cuando las cargas eléctricas atraviesanatropelladamente el metal del filamento de una lámpara incandescente, provocan que la temperatura del alambre se eleve a 2 500 ºC (4 500 ºF) aproximadamente. A esa temperatura tan alta los electrones que fluyen por el metal de tungsteno comienzan a emitir fotones de luz blanca visible, produciéndose el fenómeno físico de la incandescencia.

La gran excitación que produce la fricción en los átomos deltungsteno o wolframio (W), metal del que está compuesto el filamento, provoca que algunos electrones salgan despedidos de su órbita propia y pasen a ocupar una órbita más externa o nivel superior de energía dentro del propio átomo. Pero la gran atracción que ejerce constantemente el núcleo del átomo sobre sus electrones para impedir que abandonen sus correspondientes órbitas, hace que regresen de...
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