الفتيل المتوهج الأعلى حرارة هو ذو اللون

الفتيل المتوهج الأعلى حرارة هو ذو اللون :

الأبيض .

الفتيل المتوهج الأعلى حرارة هو ذو اللون الأبيض، فهناك ألوان كثيرة للفتيل المتوهج تختلف باختلاف درجة الحرارة والتي تتحدد بحسب نوعية الفتيل المستخدم في المصباح، فيحدث التدرج الملحوظ من الأحمر البرتقالي إلى الأبيض وصولًا إلى الأزرق ولكن أحيانًا كثيرة لا يتم الوصول لهذا اللون لأن نطاقه ضيق.

الضوء الذي ينتج عند تسخين الفتيل ما هو إلا مجموعة من الفوتونات تنبعث عندما عندما ترتفع درجة الحرارة فتؤدي إلى اهتزاز جزيئات الضوء عن طريق إطلاق جزء من طاقة الاهتزاز الحراري لها، وبحسب درجة الحرارة يكون اهتزاز الجزيئات فيظهر اللون بالتدريج على شكل ضوء مرئي بشرط أن يكون اللون الذي ظهر واقعًا في مساحة الأطوال الموجية التي يستطيع أن يراها الإنسان وهذه العملية تسمى عملية الإنارة وهي التي تحدث في المصابيح.

الإنارة هي السطوع وهي عبارة عن عملية انبعاث ضوء بألوان مختلفة بحسب درجة الحرارة عندما يتم تسخين مادة صلبة فتتحرك فوتونات هذه المادة مما يتسبب في توهجها وإشعاع الضوء، ويظهر هذا بشكل واضح عندما يتم تسخين قضيب حديدي عند درجة حرارة عالية جدًّا.

يتوهج القضيب في أول الأمر باللون الأحمر وهذا ما نلحظه جميعًا حتى يتدرج اللون إذا قمنا برفع درجة الحرارة حتى نصل إلى اللون الأبيض في النهاية أو الأبيض المزرق ولكن هذا من النادر.

عند تسخين خيوط التنجستين في المصباح فإن الألوان تتدرج من الأحمر وصولًا إلى الأبيض ولا تصل إلى الأزرق والأخضر لأن النطاق الحرار الذي يقع فيه هذان اللونان ضيقان، ويمكننا أيضًا تعريف الإنارة على أنها حرارة تظهر إلى الناس لأنها عبارة عن عملية تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ضوئية.[1]

ما هي درجة حرارة اللون

هي مقياس يربط بين لون الضوء ودرجة حرارته.

درجة الحرارة الفعلية والحقيقية الموجودة ليست هي درجة حرارة اللون الذي يظهر لنا في العادة، فالضوء الذي يظهر لنا يتدرج من الأحمر، إلى الأحمر البرتقالي، ثم إلى الأبيض، ثم إلى الأزرق، وحتى يتم اتساق درجة الحرارة مع اللون يتم استخدام شيء يسمى مشعات الجسم الأسود.

هو مقياس مهم للضوء ولونه ودرجة حرارته حيث يقوم هذا الجسم بامتصاص الطاقة التي تصل إليه ثم يقوم بإظهار لون معين بحسب درجة الحرارة والأطوال الموجية للضوء الموجود، لذلك يمكننا تطبيق هذا الأمر على ضوء المصباح العادي أو الشمس أو أي مصدر للضوء، وفيها يتم استخدام عوامل تصحيح للأسطح التي يتم تسخينها فبالتالي لا تظهر على أنها مشعات جسم أسود مثالية.

هناك تساؤلات كثيرة حول استخدام الجسم الأسود كمقياس للضوء ودرجة الحرارة، وإجابة هذه التساؤلات أن الجسم الأسود زود العلماء بالكثير من المعادلات الدقيقة في هذا النطاق والتي تربط بين درجة حرارة الجسم بالضوء الذي ينتجه من اهتزاز الفوتونات بسبب درجة الحرارة.

استعمله بلانك في توضيح نظرياته في عملية توزيع الطاقة عبر طيف الضوء في درجات الحرارة المختلفة، ومنه وصل العلماء إلى التدرج الطبيعي لألوان التوهج المعروفة وهي الأحمر والبرتقالي والأصفر ثم الأبيض والأبيض المزرق وعرف هذا التدرج فيما بعد بمنحنيات بلانك[1]

كيف يمكن أن تتحول الحرارة إلى ضوء

من خلال تفاعل الذرات .

هناك تفاعلات كيميائية كثيرة تحدث بين الذرات من خلال سماح الإلكترونات داخل هذه الذرات لها بالتفاعل مع بعضها البعض، بالإضافة إلى تفاعلاتها مع بعضها البعض عند تسخينها، وتختلف قدرة الذرات على الحركة باختلاف درجة الحرارة وأيضًا المواد المستخدمة في هذا العملية.

في الحالة الطبيعية يكون لكل إلكترون داخل الذرة غلاف خارجي ويسمى أيضًا القاعدة الأساسية له حيث يكون في الحالة الطبيعية أو الأساسية وفي هذه الحالة يكون الإلكترون ممتلكًا لأقل طاقة حيث يكون في درجة حرارة الغرفة وتكون معظم إلكترونات المادة في حالتها الأرضية وتتحول الإلكترونات من هذه الحالة إلى حالة الحركة عندما يتم تسخينها بدرجة حرارة أعلى من درجة حرارتها الأساسية والتي تسمح لها بالحركة.

عندما يتم تسخين المواد، تحصل أول ذرة على طاقة الاهتزاز ومن ثم تنتقل الحرارة بشكل ما إلى ذرات المادة كلها، ويحدث أن أول ذرة تبدأ في الاهتزاز فتقوم بنقل الطاقة الحركية إلى باقي الذرات، ومن ثم تنتقل الطاقة الحركية إلى الإلكترونات حول النواة مما يجعلهم يغيرون من وضعهم الطبيعي ويقفزون من القشرة أو الغلاف الخارجي لهم إلى مسارات فرعية أخرى للنواة، مبتعدين عن النواة.

في هذه الحالة تكون الإلكترونات في حالة إثارة، ولكن يعود بعد ذلك إلى موضعه الأصلي وحالته الأرضية ولكن يقوم بإطلاق الفوتونات والأشعة التي اكتسبها على شكل ضوء والذي يختلف لونه باختلاف درجة الحرارة، وعادة ما تكون فوتونات الأشعة المنطلقة هي فوتونات الأشعة تحت الحمراء والتي من المعروف أنها أشعة غير مرئية للعين المجردة.[2]

كيف تنتج المصابيح والألعاب النارية الضوء 

• المصابيح.
• الألعاب النارية.

فكرة تحرك الإلكترونات في الذرات عند تسخين المواد وارتفاع درجة الحرارة وكذلك إطلاق فوتونات غير مرئية مكن العلماء من الكثير من التطبيقات التي فادت البشر كثيرًا فيما بعد ومن هذه التطبيقات:

المصابيح: استخدم العلماء قدرة الإلكترونات في الذرات على تحويل الحرارة المكتسبة إلى ضوء وفوتونات الأشعة تحت الحمراء في صنع المصابيح المتوهجة التي تستخدم بكثرة الآن، حيث يتكون المصباح الكهربائي من قطعة من المعدن تسمى التنجستين وهي القطعة الأساسية التي يعتمد عليها المصباح في توهجه.

يمر التيار الكهربائي من خلالها، ويكون ذا طاقة كبيرة مما يؤدي إلى تسخينها مما يؤدي إلى حركة الإلكترونات ومن ثم تتوهج هذه القطعة المعدنية، وهي نفس فكرة الموقد الكهربائي المستخدم في الطهي عند تسخينه يتوهج باللون الأحمر.

الألعاب النارية: يعتمد صنع الألعاب النارية على نفس الفكرة، حيث يتم تصنيع هذه الألعاب من مواد معدنية مختلفة تختلف في تفاعلها مع درجة الحرارة، مما يجعلها تنتج ألوانًا مختلفة من الضوء عند تسخينها.

المعادن التي تقوم بامتصاص طاقات أعلى فإنها تعطي أطوال موجية أقصر ومثال على ذلك الضوء الأزرق عندما تعود إلى حالتها الأرضية، وعلى النقيض تمتص بعض المعادن طاقات منخفضة مما تعطي ضوءًا ذا أطوال موجية أطول عندما تعود إلى الإلكترونات الخاصة بها إلى الحالة الأرضية مثل الضوء الأحمر.[2]

هل المصابيح المتوهجة موفرة للطاقة

لا، ليست موفرة للطاقة.

المصابيح المتوهجة التقليدية ليست موفرة للطاقة في أي حال من الأحوال لأنها تعتمد بشكل كبير على استهلاك الطاقة في عملية تسخين الفتيل وليس في إنتاج الضوء مما يؤدي إلى إهدار الطاقة بشكل كبير والذي من المهم أن نسعى في توفيرها، حيث أن 90% من الطاقة الكهربائية المستخدمة تستخدم في إنتاج الحرارة لذلك كانت هناك الكثير من المحاولات لإنتاج بدائل تقوم بتوفير الطاقة.

أنتجت الكثير من التقنيات الحديثة تعمل على توفير الطاقة الكهربائية بشكل كبير مثل مصابيح الليد التي انتشرت في الفترات الأخيرة بسبب توفيرها للطاقة كما أنها تعطي ضوءًا أكثر كفاءة، حيث يتم تصنيعها باستخدام مواد تقوم بشكل أو بآخر بالتركيز على إنتاج الضوء أكثر من إنتاج الحرارة.[3]

الرميصاء رضا