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टंगस्टन फिलामेंट के ऑक्सीकरण को रोकने के लिए बिजली के बल्बों में आमतौर पर किस गैस का उपयोग किया जाता है?
नाइट्रोजन
आर्गन
हीलियम
कार्बन डाइऑक्साइड
आर्गन
आर्गन, एक अक्रिय (noble) गैस, का उपयोग बिजली के बल्बों में एक अक्रिय वातावरण प्रदान करने के लिए किया जाता है जो उच्च तापमान वाले टंगस्टन फिलामेंट को ऑक्सीकृत होने से रोकता है। चूंकि आर्गन रासायनिक रूप से अक्रियाशील है, यह गर्म टंगस्टन फिलामेंट के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है, जिससे इसके जीवनकाल में काफी वृद्धि होती है।
आर्गन, एक अक्रिय (noble) गैस, का उपयोग बिजली के बल्बों में एक अक्रिय वातावरण प्रदान करने के लिए किया जाता है जो उच्च तापमान वाले टंगस्टन फिलामेंट को ऑक्सीकृत होने से रोकता है। चूंकि आर्गन रासायनिक रूप से अक्रियाशील है, यह गर्म टंगस्टन फिलामेंट के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है, जिससे इसके जीवनकाल में काफी वृद्धि होती है।
आर्गन के बारे में एक 'सुरक्षा कवच' के रूप में सोचें जो टंगस्टन फिलामेंट के चारों ओर रहता है, और इसे उन 'आक्रामक' ऑक्सीजन अणुओं के बीच खड़ा रहता है जो अन्यथा इसे नष्ट कर सकते थे।
ARgon = ARrest Oxidation
W+O2→WO3 — ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया जो फिलामेंट को नष्ट कर देती है
Tmelting≈3695 K — टंगस्टन का गलनांक
टंगस्टन का गलनांक लगभग 3695 K होता है, जो गर्म होने पर इसे चमकने में मदद करता है। हालांकि, इन तापमानों पर, यह ऑक्सीजन के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करके टंगस्टन ऑक्साइड (WO3) बनाता है, जिससे फिलामेंट तुरंत जल जाएगा। बल्ब को आर्गन (अक्सर नाइट्रोजन के साथ मिश्रित) जैसी अक्रिय गैस से भरकर, ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को रोका जाता है, और गैस के अणु ठोस फिलामेंट की सतह से टंगस्टन परमाणुओं के वाष्पीकरण को भी कम करने में मदद करते हैं।
टंगस्टन का उपयोग इसके उच्च प्रतिरोधकता और उच्च गलनांक के कारण फिलामेंट के लिए किया जाता है।
अक्रिय गैसें अपने स्थिर वैलेंस शेल कॉन्फ़िगरेशन (ns2np6) के कारण रासायनिक रूप से अक्रियाशील होती हैं।
बल्ब को अक्रिय गैस से भरने से टंगस्टन फिलामेंट का उच्चीकरण (sublimation) धीमा हो जाता है, जिससे इसकी संरचनात्मक अखंडता लंबे समय तक बनी रहती है।
फिलामेंट के जल्दी जलने से रोकता है
बल्ब के परिचालन जीवनकाल को बढ़ाता है
गैर-विषाक्त और गैर-ज्वलनशील
आर्गन वैक्यूम की तुलना में फिलामेंट से अधिक गर्मी का संचालन करती है, जो एक पूर्ण वैक्यूम की तुलना में दक्षता को थोड़ा कम कर देती है, हालांकि यह जीवनकाल के लाभ से कम महत्वपूर्ण है।
इनकैंडेसेंट लाइट बल्ब
फ्लोरोसेंट लैंप (अक्सर मरकरी वाष्प के साथ मिश्रित)
नाइट्रोजन को कभी-कभी आर्गन में जोड़ा जाता है ताकि बल्ब के अंदर उच्च दबाव वाला वातावरण बनाया जा सके, जो फिलामेंट के वाष्पीकरण को और अधिक रोकता है।
विकल्प A (नाइट्रोजन) अक्रिय है लेकिन वाष्पीकरण को रोकने में आर्गन से कम प्रभावी है। विकल्प C (हीलियम) बहुत अधिक ऊष्मीय रूप से प्रवाहकीय है, जो फिलामेंट को ठंडा कर देता है। विकल्प D (कार्बन डाइऑक्साइड) उच्च तापमान पर टंगस्टन के साथ प्रतिक्रिया करेगा।
B सही है — आर्गन एक अक्रिय गैस है जो एक अक्रिय वातावरण प्रदान करती है, जिससे टंगस्टन फिलामेंट का ऑक्सीकरण और समय से पहले खराब होना रुक जाता है।
हमेशा याद रखें कि 'नोबल' गैसें समूह 18 के तत्व हैं जो अपने पूर्ण वैलेंस इलेक्ट्रॉन शेल द्वारा विशेषता रखते हैं, जिससे वे अधिकांश मानक स्थितियों में रासायनिक रूप से गैर-प्रतिक्रियाशील होते हैं।
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