¿Cuál es la presión de aire dentro de una bombilla eléctrica?

Un gran enlace que detalla algunos experimentos que buscaron la respuesta a esto es Experimento Pruebas Presión en bombillas. Pero primero necesitamos cubrir algunas bases de la ley de gas para hacer comparaciones. En primer lugar, la mayoría de las veces que una bombilla está apagada, está cerca de la temperatura ambiente y la mayor parte del tiempo que está encendida está a una temperatura alta, pero la cantidad de gas en la bombilla sigue siendo la misma. En cuanto a la ingeniería, es más deseable tener la presión cerca de la atmósfera cuando está encendida, porque en ese momento el vidrio estará caliente y más propenso a fallas. Denotando estos estados como encendido y apagado, escribiré la ley de gas para el caso.

PV = nRT
PonTon = PoffToff
El enlace al que me refiero hace un experimento en el que el bulbo se sumerge en agua y el límite de presión se rompe. Dado que el bulbo tiene una presión más baja que la presión del agua de la atmósfera, esta masa de agua se puede medir y usar para encontrar la presión antes de que se rompa. Este estado lo denotaré como prueba y se compara con el estado apagado como un proceso de temperatura constante.

PoffVoff = PtestVtest
A partir de este experimento, encontraron que dos lámparas incandescentes de 25 W tenían una presión de aproximadamente 61000 atm, lo que es consistente con la atmósfera inerte de baja presión que la mayoría de la gente espera. Para lámparas de mayor potencia, encontraron que la presión estaba cerca, pero ligeramente más baja, que la presión atmosférica. La temperatura del filamento, cuando está encendida, está cerca de 2700-2900 K, pero esta no es la temperatura del gas. Cualquier suposición razonable pondrá el valor Pon para las bombillas de baja presión en mucho más pequeño que la atmósfera. Para las bombillas de mayor potencia y mayor presión, lo abordaré más específicamente usando los números de temperatura de la superficie de esta fuente sin ninguna credibilidad.

Toff≈298K
40 W
Poff≈0.914atm
Ton≈395K
Pon = TonPoffToff = 1.21atm
60 W
Poff≈0.768atm
Ton≈400K
Pon = TonPoffToff = 1.03atm
Para concluir, hay dos tipos de construcciones de bombillas incandescentes discutidas aquí, una que implica un bajo vacío y otra que alcanza objetivamente la presión atmosférica cercana en el estado encendido. Es probable que haya una variación significativa en los productos que puede comprar, y los números de muestra que se proporcionan aquí no se pueden generalizar a ninguna bombilla que esté viendo.

El bulbo se llena con un gas inerte, para reducir la evaporación del filamento y evitar su oxidación a una presión de aproximadamente 70 kPa (0,7 atm).

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La expansión de gas y el estallido se trataron en otra respuesta. Lo pondré más tarde aquí.