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incandescentes x lâmpadas fluorescentes
| lâmpadas incandescentes x lâmpadas fluorescentes |
| Por Flávio da Costa Gonçalves |
| Neste texto,
discutiremos os princípios físico por trás do funcionamento das
lâmpadas elétricas. Existem dois tipos básicos de lâmpadas: as
incandescentes, que utilizam um filamento de um metal com ponto
de fusão muito alto e a resistência elétrica para gerar luz e as
fluorescentes, que utilizam um gás a baixa pressão, que
ionizado, emite luz quando uma corrente elétrica o atravessa.
Veremos ainda qual tipo de lâmpada de mostra mais eficiente, não só para a iluminação de um ambiente, mas também considerando os custos com a energia elétrica. |
As lâmpadas que
utilizamos atualmente em nossas casas, escolas, empresas e na
iluminação pública, foi inventada em 1879, por Thomas A. Edson
(1847-1931), famoso cientista americano. O filamento utilizado era
um algodão carbonizado, que era colocado no interior de uma ampola
de vidro da qual havia sido retirado todo o ar, a fim de evitar a
queima do filamento e, consequentemente, um incêndio. Por meio de
fios metálicos, o filamento era ligado a um gerador elétrico; ao ser
atravessado pela corrente elétrica vinda do gerador, o filamento se
aquecia, tornando-se incandescente e emitindo luz.
A invenção da lâmpada incandescente foi um dos maiores inventos relacionados ao estudo da eletricidade. O homem avançava cada vez mais na compreensão de fenômenos elétricos, e por consequência, inventava cada vez mais equipamentos que pudessem se beneficiar das novas descobertas.
A lâmpada de Thomas Edson foi aperfeiçoada em 1903, quando o filamento de algodão carbonizado foi substituído por um filamento de um metal muito resistente as altas temperaturas: o tungstênio. Seu ponto de fusão é de 3400°C; contudo, o filamento atinge cerca de 2950°C em operação normal. este fato proporciona maior rendimento em relação a outros filamentos (como o cobre ou ferro). Ao se retirar o ar da ampola, evita-se a queima do filamento* mas, por outro lado, facilita sua sublimação. Ela é retardada pela introdução no bulbo de um gás nobre, normalmente, o argônio. Fios metálicos ligam o filamento à rosca metálica e ao contato metálico, situado na base da lâmpada. O filamento é enrolado em forma de hélice a fim de concentrar o calor. Portanto, o que "gera" a luz a lâmpada é a resistência à passagem de corrente que o filamento possui.
Esquema de montagem de uma lâmpada incandescente.
Como em todas as lâmpadas existe a especificação da potência elétrica consumida e a tensão de funcionamento normal, podemos facilmente calcular o potencial elétrico consumido por esta lâmpada. Por exemplo, considere uma lâmpada de 100W de potência, que funcione a uma tensão de 120 V. Vamos supor ainda que esta lâmpada funcione quatro horas por dia, o que nos dá um funcionamento de (4h x 30dias = 120h). A expressão que utilizamos para calcular a potência elétrica consumida é:
E = P.Dt. Substituindo na expressão, temos: E = (100 W)(120h) = 12000 kWh.
A lâmpada fluorescente foi desenvolvida o final da década de 30 por Nikola Tesla (1853-1943), é constituída de um tubo de vidro, sendo sua parte interna revestida por uma substância fluorescente. O tubo contém vapor de mercúrio a baixa pressão misturado com um gás, geralmente o argônio. A lâmpada possui, ainda, dois eletrodos, feitos de finos filamentos de tungstênio.
Quando a lâmpada é ligada, os eletrodos se tornam de início incandescentes e emitem elétrons. Estes colidem com os átomos do vapor de mercúrio, provocando ionizações e recomposições, com consequência emissão de radiação ultravioleta. A substância fluorescente que reveste internamente o tubo, excitada pela radiação ultravioleta, emite luz visível.
Esquema de funcionamento de uma lâmpada fluorescente - © How Stuff Works Brasil
As lâmpadas fluorescentes apresentam duração média de 3500h, isto é, duram cerca de três vezes e meia mais do que uma lâmpada incandescente comum. As lâmpadas fluorescentes possuem rendimento luminoso maior do que as incandescentes de mesma potência. Para mostrar isto, vamos considerar a lâmpada do exemplo anterior. Vimos que a lâmpada incandescente têm uma potência de 100 W consome 12000 kWh; já uma lâmpada fluorescente necessita de apenas 20 W para iluminar da mesma forma. Ou seja, uma lâmpada fluorescente precisa de 1/5 da potência de uma lâmpada incandescente para iluminar da mesma forma! Numericamente falando, podemos calcular: E = P.Dt; substituindo, temos: E = (20 W)(120 h) = 240 kWh. É ou não é uma ótima forma de economizar energia?
* Quando falamos em evitar queima, queremos dizer que queremos evitar o incêndio do filamento da lâmpada. O termo usual "queimar a lâmpada" refere-se, na verdade, no rompimento do filamento de tungstênio, causado pelo desgaste da passagem de corrente por este.
A invenção da lâmpada incandescente foi um dos maiores inventos relacionados ao estudo da eletricidade. O homem avançava cada vez mais na compreensão de fenômenos elétricos, e por consequência, inventava cada vez mais equipamentos que pudessem se beneficiar das novas descobertas.
A lâmpada de Thomas Edson foi aperfeiçoada em 1903, quando o filamento de algodão carbonizado foi substituído por um filamento de um metal muito resistente as altas temperaturas: o tungstênio. Seu ponto de fusão é de 3400°C; contudo, o filamento atinge cerca de 2950°C em operação normal. este fato proporciona maior rendimento em relação a outros filamentos (como o cobre ou ferro). Ao se retirar o ar da ampola, evita-se a queima do filamento* mas, por outro lado, facilita sua sublimação. Ela é retardada pela introdução no bulbo de um gás nobre, normalmente, o argônio. Fios metálicos ligam o filamento à rosca metálica e ao contato metálico, situado na base da lâmpada. O filamento é enrolado em forma de hélice a fim de concentrar o calor. Portanto, o que "gera" a luz a lâmpada é a resistência à passagem de corrente que o filamento possui.
Esquema de montagem de uma lâmpada incandescente.
Como em todas as lâmpadas existe a especificação da potência elétrica consumida e a tensão de funcionamento normal, podemos facilmente calcular o potencial elétrico consumido por esta lâmpada. Por exemplo, considere uma lâmpada de 100W de potência, que funcione a uma tensão de 120 V. Vamos supor ainda que esta lâmpada funcione quatro horas por dia, o que nos dá um funcionamento de (4h x 30dias = 120h). A expressão que utilizamos para calcular a potência elétrica consumida é:
E = P.Dt. Substituindo na expressão, temos: E = (100 W)(120h) = 12000 kWh.
A lâmpada fluorescente foi desenvolvida o final da década de 30 por Nikola Tesla (1853-1943), é constituída de um tubo de vidro, sendo sua parte interna revestida por uma substância fluorescente. O tubo contém vapor de mercúrio a baixa pressão misturado com um gás, geralmente o argônio. A lâmpada possui, ainda, dois eletrodos, feitos de finos filamentos de tungstênio.
Quando a lâmpada é ligada, os eletrodos se tornam de início incandescentes e emitem elétrons. Estes colidem com os átomos do vapor de mercúrio, provocando ionizações e recomposições, com consequência emissão de radiação ultravioleta. A substância fluorescente que reveste internamente o tubo, excitada pela radiação ultravioleta, emite luz visível.
Esquema de funcionamento de uma lâmpada fluorescente - © How Stuff Works Brasil
As lâmpadas fluorescentes apresentam duração média de 3500h, isto é, duram cerca de três vezes e meia mais do que uma lâmpada incandescente comum. As lâmpadas fluorescentes possuem rendimento luminoso maior do que as incandescentes de mesma potência. Para mostrar isto, vamos considerar a lâmpada do exemplo anterior. Vimos que a lâmpada incandescente têm uma potência de 100 W consome 12000 kWh; já uma lâmpada fluorescente necessita de apenas 20 W para iluminar da mesma forma. Ou seja, uma lâmpada fluorescente precisa de 1/5 da potência de uma lâmpada incandescente para iluminar da mesma forma! Numericamente falando, podemos calcular: E = P.Dt; substituindo, temos: E = (20 W)(120 h) = 240 kWh. É ou não é uma ótima forma de economizar energia?
* Quando falamos em evitar queima, queremos dizer que queremos evitar o incêndio do filamento da lâmpada. O termo usual "queimar a lâmpada" refere-se, na verdade, no rompimento do filamento de tungstênio, causado pelo desgaste da passagem de corrente por este.
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