Почему яркость лампочки зависит от мощности?

Если:

  1. Температура – ​​это мера средней (кинетической) энергии частиц, составляющих некоторый материал.
  2. Мощность — это мера энергии, передаваемой в секунду (Дж/с).
  3. Температура нити накаливания в лампочке пропорциональна ее яркости

Затем:

Почему лампочка не становится ярче со временем независимо от мощности?

Например, 100 джоулей, доставляемых за 5 часов, по сравнению со 100 джоулями, доставляемых за 10 часов, по-прежнему доставляют 100 джоулей к нити накала, повышая ее температуру до той же величины, несмотря на то, что 100 Дж/ч являются меньшей мощностью?

Это потому, что температура также теряется в окружении нити накала в то же время или что-то в этом роде?

Скажем, если бы тепло по какой-то причине не могло покинуть нить накала, остались бы у вас две лампочки с одинаковой яркостью по истечении 10 часов?

Любая помощь приветствуется.

Ответы (1)

Двигатель вашего автомобиля может производить что-то близкое к постоянной мощности в течение длительного периода времени. Если вы держите педаль газа нажатой, почему машина не едет все быстрее и быстрее? Потому что потери энергии из системы увеличиваются с увеличением скорости. На некоторой скорости мощность, теряемая на сопротивление, равна мощности, потребляемой двигателем.

Та же концепция применима и к лампочке. Подводимая к нити электрическая энергия нагревает ее. Но чем выше температура, тем больше излучения излучает нить накала. При некоторой температуре мощность излучения равняется мощности электричества, и температура перестает изменяться.

Скажем, если тепло по каким-то причинам не могло покинуть нить накала

Помните, что это не просто тепло. Это любая форма радиации. Цель нити состоит в том, чтобы излучать свет, поэтому вы знаете, что часть энергии уходит. Чем больше вы мешаете ему уйти, тем жарче становится внутри, но сила должна быть сбалансирована. Лампы также предназначены для работы при определенной температуре. Если поднять слишком сильно, нить потеряет прочность и выйдет из строя (и тогда подача энергии прекратится).

Дойдя до крайности, посмотрите архив xkcd what if....

Вы хотите сказать, что лампочка не будет ярче при меньшей мощности, потому что энергия излучается в то же время?

Все тела с температурой излучают. Чем горячее тело, тем больше радиации излучается на единицу площади. Если общая выходная мощность равна общей потребляемой мощности, то температура будет поддерживаться.

Например, если вы включили лампочку на 100 Дж/ч в течение одного часа, а затем на 50 Дж/ч в течение двух часов, к концу двух часов вторая лампочка не станет такой же яркой, как первая через один час, потому что больше энергии в целом бы излучали?

Нить накала лампочки имеет очень маленькую массу. Это позволяет ему перейти к тепловому равновесию с окружающей средой за очень короткий период времени (думаю, секунду или около того). Другими словами, действительно верно, что 100% мощности, подаваемой на нить накала в течение нескольких секунд, излучается. Если вы управляете цепью, чтобы обеспечить меньшую мощность, лампочка остынет.

В то время как часть ответа с лампочкой хороша, аналогия с автомобилем неточна. Причина того, что автомобильные колеса не движутся быстрее при постоянной мощности, заключается в том, что скорость автомобильных колес зависит от оборотов двигателя. При заданной постоянной мощности и той же передаче автомобильное колесо может вращаться только с постоянными оборотами, независимо от величины сопротивления. Если вы увеличиваете сопротивление, мощность двигателя и сами обороты падают, а не мощность двигателя остается неизменной, а часть мощности двигателя теряется из-за сопротивления.
Я не согласен, но я думаю, что это второстепенный вопрос для этого ответа. «одинаковая передача» здесь не является полезным ограничением. Если вы говорите, что мощность падает, то это не может быть причиной того, что колеса не двигаются быстрее при постоянной мощности. Давайте просто предположим, что мощность постоянна (что приблизительно верно при достаточной дальности передачи).
" Я думаю, что это второстепенный вопрос для этого ответа " Я знаю. Вот почему я сказал, что большая часть вашего ответа, то есть объяснение о лампочке, идеальна. " Одна и та же передача" здесь не является полезным ограничением. "Одна и та же передача ЯВЛЯЕТСЯ здесь необходимым ограничением. Когда вы вставляете лампочку в патрон, нет ничего похожего на шестеренки. Таким образом, чтобы сохранить сходство в примере с автомобилем, вы ДОЛЖНЫ предполагать постоянную передачу повсюду, иначе сравнение не будет верным.
У большинства людей с автомобилями с ДВС работающая трансмиссия, и они ожидают от машины определенного отклика при нажатии на педаль. (И я предполагаю, что ответ не так уж далек от «постоянной мощности»). Я не понимаю, почему я должен предполагать, что используется одна передача.
« Я не понимаю, почему я должен предполагать, что используется одна передача ». Вы не должны предполагать одну передачу, если хотите, чтобы это было правдой для реальных автомобилей. В этом суть. Именно поэтому аналогия с автомобилем не работает для лампочек. В автомобилях используется несколько передач. Чтобы автомобиль был аналогом лампочки, он должен иметь одну передачу, чего нельзя сказать о реальных автомобилях. Так что аналогия не удачная
" Они ожидают определенного отклика от машины, когда педаль нажата. (И я предполагаю, что отклик не так уж далек от "постоянной мощности") " Это неправда. Реакция, если вы вдавите педаль в пол, и близко не соответствует постоянной мощности. Это даже приблизительно не близко к постоянной мощности
Спасибо за ваш ответ. Вы хотите сказать, что лампочка не будет ярче при меньшей мощности, потому что в то же время энергия излучается? Например, если вы включили лампочку на 100 Дж/ч в течение одного часа, а затем на 50 Дж/ч в течение двух часов, к концу двух часов вторая лампочка не станет такой же яркой, как первая через один час, потому что больше энергии в целом бы излучали? Кроме того, эту статью о xkcd было весело читать: D, спасибо
Почему яркость лампочки зависит от мощности?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v