정보찾기

정보찾기호기심해결사

호기심해결사

과학에 대한 궁금한 질문과 답변을 공유하는 공간입니다.

형광등 끝에는 왜 검은 점이 생길까?

일반적으로 한 번 자리를 잡으면 무엇인가가 옮겨놓기 이전에는 항상 제자리에 있을 것 같은 금속이라는 물 질이 우리 주변에 많이 있습니다. 그런데 금속도 계속 증발하고 있다는 것을 아시는지요? 몇몇 사례들을 발견할 수 있어서 그에 대해서 이야기해 보겠습니다. 1. 백열전구 필라멘트의 증발 에디슨이 필라멘트를 발명한 다음 (그가 정말 필라멘트를 발명했는지 모르겠지만...) 필라멘트의 수명은 이 론적으로 무한대라고 생각하지 않았을까요? 처음 필라멘트를 만들어 실험에 성공했을 때 48시간이 흐른 뒤 에도 꺼질 생각을 하지 않자 일부러 전압을 올려서 필라멘트가 끊어지도록 했다고 합니다. 그런데 우리 일상생활에서 사용하는 여러 가지 전구들을 보면 특별히 전압을 올리거나 한 것도 아닌데 곧잘 끊어집니다. 왜 그런 것일까요? 그것은 고온으로 밝게 빛나는 전구의 필라멘트에서 원자들이 튀어나오게 되 고, 그렇게 됨으로서 필라멘트가 점점 가늘어져 저항이 늘어나기 때문입니다. 저항이 늘어나면 발열량이 증 가해서 필라멘트의 온도가 더 높게 올라가고, 결국에는 필라멘트가 녹아서 끊어지는 것입니다. (필라멘트는 금속 중 녹는 온도가 가장 높은 텅스텐(W)으로 만들어 여러 가지 변화에 최대한 녹지 않고 버티게 되어 있습 니다.) 필라멘트를 구성하는 금속원자들이 증발하는 현상은 증기압에 따라서 커지거나 작아질 수가 있는데, 이러 한 금속원자들의 증기압을 줄이기 위해서는 다른 기체가 존재하는 것이 도움이 됩니다. 그래서 초기 에디슨 이 개발한 전구는 진공이었지만, 그 후 개량된 전구에는 질소(N2)나 0족 원소인 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등으 로 채워져서 제작되고 있습니다. 2. 오래 쓴 형광등의 검은 점 예전의 일자형 형광등을 오래 쓰면 형광등의 양 끝에 검은 점이 생기게 됩니다. 그리고 많이 검게 변한 형광 등은 필라멘트가 끊어지게 되어 사용할 수 없게 됩니다. 이런 현상은 최근 판매되는 삼파장램프(자연광이라 고 불려지는...)도 예외는 아닙니다. 도대체 왜 형광등에는 검은 점이 생기는 것일까요? 형광등은 두 개의 필라멘트로 구성되어 있습니다. 한 쪽의 필라멘트에서 출발한 전자가 반대쪽 필라멘트로 날아가게 되어 있지요. 그런데 형광등의 필라멘트도 백열전구의 필라멘트와 마찬가지로 높은 온도로 가열되 고 (상대적으로 백열전구보다는 훨씬 낮습니다. 온도가 낮기 때문에 백열전구보다 형광등의 필라멘트에서 증발하는 금속의 양이 적으므로 그만큼 형광등의 수명이 길 수 있는 것입니다.) 가열된 필라멘트에서는 구성 된 금속원자들이 튀어나옵니다. 일반적으로 이렇게 튀어나온 금속원자들은 열에 의해서 금속 표면에서 출발 한 것이기 때문에 아무런 방향성 없이 사방으로 튀어나가게 됩니다. 형광등의 필라멘트는 길쭉한 모양을 하고 있습니다. 이런 형광등의 모습 때문에 필라멘트에서 출발하는 금 속원자의 방향성이 없더라도 전체적으로 튀어나가는 필라멘트의 금속원자의 양은 필라멘트의 길이 방향으 로 많을 수밖에 없습니다. 그리고 이렇게 튀어나간 금속원자는 꽤 큰 속력을 가져 형광등 내부에서의 기체분 자들이나 중력의 영향에 비교적 자유롭게 똑바로 날아가는 특성을 갖습니다. 결국 튀어나온 금속원자들은 형광등의 유리벽에까지 날아가서 그곳에 달라붙게 됩니다. (물론 형광등 내부에는 전기장이 형성되기는 하 지만 전자보다 수천~수만 배 이상 무거운 금속원자들이 받는 영향은 매우 작다고 볼 수 있습니다.) 원래 형광물질이 가득했을 형광등 유리벽에 금속원자들이 많이 달라붙을수록 전자들이 형광물질에 충돌할 수 없게 되고, 또 형광물질이 유리벽에서 떨어져 나가게 되므로 그 부분은 서서히 검게 변하게 됩니다. (원 래 금속원자들이 빛을 잘 흡수하기 때문에 검게 보이기도 합니다.) 필라멘트 양 끝이 검게 변할수록 필라멘트에서 더 많은 금속원자가 떨어져 나온 것을 뜻하므로 필라멘트의 수명은 검은 점이 어느 정도 눈에 보일 때 끝나게 됩니다. (녹아서 끊어집니다.) 그래서 형광등 제조업자들 은 검은 점이 나타나지 않게 보강할 생각을 하지 않습니다. 원리상으로는 검은 점이 안 나타나게 만들 수 있 지만, 제작단가만 올라가고 필요성은 매우 낮기 때문입니다. 그보다는 검은 점을 보고 사용자들이 형광등을 교체할 시기를 미리 알 수 있는 것이 더 좋기 때문입니다. 출처: http://blog.daum.net/ttoon/900313 발췌
수정 삭제
이 호기심에 0개의 호기심 해결 답변이 있습니다. 호기심 답변하기
관련주제가 없습니다.
내과학상자담기  E-MAIL 프린트 카카오스토리 트위터 페이스북 RSS

나도 한마디 0개의 댓글이 있습니다.

등록하기

호기심 질문하기 목록

같은 분야의 인기 있는 호기심

밥을 물에 말아 먹으면 안좋은가요? (1) 관리* 2006-11-13 기다리는 중
양자컴퓨터라는 것이 무엇인가요? (1) 관리* 2004-07-09 기다리는 중
딸꾹질 할 때 갑자기 놀래키면 진짜 딸꾹질이 멈추나요? (0) 강지* 2010-03-02 기다리는 중
좋아하는 사람을 보면 가슴이 두근거리는 이유? (0) 금재* 2014-11-09 답변1
전기선 (0) 김희* 2007-09-18 답변1

내 당근 보러가기

내 뱃지 보러가기

TOP