צפו מי דורשת פחות אנרגיה: נורת להט, פלואורסצנט או לד?
כשהאיש בסרטון מסובב את הידית, הוא משתמש באנרגיה הכימית שלו (האנרגיה שאגורה בשרירים) כדי לייצר אנרגיה מכנית (סיבוב הידית), שמומרת בתורה לייצור אור בשלוש נורות שונות: נורת להט, נורת פלואורסצנט ונורת לד. אף שכמות האנרגיה שהאיש משקיע בסיבוב הידית פחות או יותר זהה בכל המקרים, אנחנו רואים שכל נורה נדלקת בעוצמה אחרת – נורת הלהט היא החלשה ביותר, נורת הפלואורסצנט חזקה יותר ונורת הלד היא החזקה ביותר. לאן נעלמה האנרגיה?
האנרגיה מסיבוב הידית שלא הומרה לאנרגיית קרינה, כלומר לאור, הפכה לאנרגיית חום. כמות האנרגיה שהופכת לאור מתוך סך האנרגיה שאנחנו מכניסים לנורה מוגדרת כ"נצילות" הנורה, וכפי שאנחנו רואים היא שונה מנורה לנורה בהתאם למנגנון יצירת האור. בעוד שהנצילות של נורת להט נמוכה מ-10 אחוזים, כלומר יותר מתשע עשיריות מהאנרגיה שמוכנסת לנורה הופך לחום, הנצילות של נורת פלואורסצנט נעה סביב 55-70 אחוז, ויעילות הלד מגיעה עד כדי 75-95 אחוז.
הבדלי הנצילות בין הנורות נובעים מאופן הפקת האור בכל נורה:
- בנורת להט מועבר זרם חשמלי דרך חוט עשוי טונגסטן עד שהוא מתחמם לטמפרטורה בה הוא פולט אור, בדומה לאופן שבו גחלים לוהטות פולטות אור. בנורה זו האור הוא תוצר לוואי של חימום, ולכן היא אינה יעילה.
- נורה פלואורוסצנטית עובדת על האצת אלקטרונים בעזרת מתח חשמלי. האלקטרונים פוגעים באטומי כספית שנמצאים בנורה. האנרגיה הקינטית של האלקטרונים מועברת לאטומי הכספית בעת הפגיעה וגורמת להם לפלוט אור אולטרה-סגול. האור העל-סגול פוגע בציפוי זרחני המדפן את צדה הפנימי של שפופרת הזכוכית, ופגיעה זו גורמת לשחרור אור נראה. החום שנוצר בנורה זו הוא תוצר לוואי של התנגשויות האלקטרונים עם אטומי הכספית, חימום החומר הזרחני, ותהליך ההדלקה הראשוני של הנורה.
- נורת לד עובדת באמצעות העברת זרם חשמלי במערכת שבה שני חומרים מוליכים למחצה – אחד מוליך אלקטרונים, ואחד מוליך "חורים" – מחוברים יחדיו. כתוצאה מההבדלים בתכונותיהם הפיזיקליות והכימיות של שני החומרים נוצר הפרש אנרגיות באיזור החיבור בין החומרים, איזור אשר מכונה "צומת P-N". כאשר אלקטרון עובר דרך הצומת, הוא מאבד אנרגיה והיא נפלטת בצורה של פוטון – כלומר אור.
הערה חשובה: חשוב לקחת את ההדגמה בסרטון עם קורט מלח, שכן כדי להשוות באמת את נצילות הנורות יש צורך ב"תחרות הוגנת". כלומר, הכנסת אנרגיה בקצב קבוע ומספיק גבוה כדי לאפשר לכל הנורות לפעול בצורה האופטימלית עבורן, מה שאי אפשר לומר על סיבוב הידית בסרטון. אופן ההפעלה של הנורה הפלואורסצנטית, למשל, מורכב משלבים שמצריכים אנרגיה שונה: שלב ההדלקה של הנורה מצריך הרבה יותר אנרגיה מהשלב שבו הנורה כבר דולקת משום שהוא כולל בניה של מתח גבוה, אשר פריקתו מאפשרת לבסוף את הדלקת הנורה. לכן התחרות "לא הוגנת" אם לא נותנים לנורה מספיק אנרגיה בשלב ההתחלתי בגלל סיבוב הידית בקצב לא מספק.
התוכן נכתב על ידי – יפתח דיבון
התוכן נלקח מאתר האינטרנט של מכון דוידסון, davidson.weizmann.ac.il
