Proč žárovky praskají?

Kdo by to neznal – člověk máchne po vypínači, žárovka blikne, ozve se jemné prasknutí a je třeba hledat baterku, novou žárovku a s tou starou se navždy rozloučit. Proč tomu tak ale je, a šlo by tomu nějak zabránit? Na tyto otázky se pokusíme podat vyčerpávající odpověď.

Důležitou roli hraje materiál, z něhož je vlákno žárovky vyrobeno. Zatímco Edison ve své patentované žárovce použil pouhlíkované vlakno bambusu, které vydrželo svítit 1200 hodin, v dnešní době se běžně používá vlákno vyrobené z wolframu. A právě zde je třeba hledat zakopaného psa – ve vlastnostech wolframu.

Hrouda wolframu se vyrábí spékáním wolframového prášku pod tlakem. Takto vyrobený wolfram je ještě dosti tažný a táhnou se z něj tedy wolframová vlákna. Tato vlákna pod drobnohledem vypadají jako celistvý kus. Avšak nebyl by to wolfram, aby neměl schované eso v rukávu. Vystavením takového vlákna zubu času, dochází v něm k tzv. rekrystalizaci – prostě a jednoduše, to co ze začátku bylo celistvé vlákno začíná měnit strukturu a stává se z něj množství samostatných krystalů držících vzájemně styčnými plochami podobně jako vagóny vlaku.

Tento proces rekrystalizace se mnohonásobně urychlí, pokud wolfram zahřejeme, což je v podstatě základní princip žárovky (ve svítící žárovce má vlákno wolframu teplotu 1700 – 3000 °C).

Vše by bylo v naprostém pořádku, kdyby síla, kterou drží krystalky přes styčné plochy u sebe, byla větší, než síla kterou drží pohromadě samotné krystalky. Takto tomu však není a z našeho celistvého vlákna se tedy po určité době provozu stane dlouhý vlak se špatně spojenými vagóny.

Při sepnutí spínače se začne okamžitě žhavit nejen vlákno wolframu, ale i ostatní vnitřnosti žárovky. Ty však jsou vyrobeny z jiného materiálu a tedy ve vnitřnostech stejně jako ve wolframovém vláknu dochází k tepelnému pnutí. Na jedné straně našeho wolframového vlaku se rozjíždí lokomotiva, zatímco poslední vagón je zabržďen. A protože vagóny jsou špatně spojeny, náš vlak se roztrhne.

A tak končí život většiny žárovek – vinou rekrystalizase wolframové vlákno zkřehne a pak už jen čeká na vhodnou chvíli, kdy praskne.

Z výše řečeného je tedy zřejmé, že proti praskání wolframového vlákna v žárovkách toho moc nesvedeme. Buď méně žhavit vlákno, ale to bychom méně svítili a původní smysl žárovky by se vytratil, nebo používat jiný materiál, avšak vhodnější materiály jsou dražší i při uvážení jejich delší životnosti.

[MK 9.7.2010]