Lampadine a risparmio energetico

[bobila 32]

Dalle mie scarse conoscenze di fisica so che le lampadine a risparmio energetico danno più o meno la stessa intensità luminosa, usando un gas ionizzato, delle lampadine normali che consumano 4-5 volte tanto. Mi potreste spiegare il perchè? Grazie

[Marco831]

Dal punto di vista qualitativo e' abbastanza semplice, mentre dal punto di vista quantitativo e' molto complesso, quindi mi limitero' alla prima opzione.

[Mi scuso con tutti i puristi per i termini da macellaio che usero', ma per una prima spiegazione credo che non facciano troppo danno].

Le lampadine tradizionali sono dette "ad incandescenza", ossia sfruttano il fatto che un corpo che si trova ad alta temperatura emette radiazioni elettromagnetiche; parte di tali radiazioni puo avere una lunghezza d'onda nel campo del visibile, quindi si traduce in cio che noi chiamiamo luce. Per far si che il filo della lampadina raggiunga una temperatura sufficientemente alta, si sfrutta l'effetto Joule, ossia la dissipazione di energia legata al passaggio di corrente in un corpo con una certa resistenza. Purtroppo, dell'energia spesa per scaldare il filo, solo il 5% (circa) viene dissipato sottoforma di radiazione elettromagnetica nel campo del visibile, mentre il resto viene dissipato (principalmente) da meccanismi di conduzione (ossia, gran parte dell'energia viene spesa per scaldare la lampadina e l'ambiente circostante, senza produrre alcuna luce).

Le lampadine "a risparmio energetico" di cui parli sono sostanzialmente luci al neon (anche se al giorno d'oggi si usano miscele di gas ben piu' complesse, il principio di funzionamento e' lo stesso). Queste lampadine sfruttano il fatto che il gas contenuto al loro interno non e' in equilibrio termodinamico. Parte del gas contenuto in una lampada al neon e' ionizzato; per ragioni che non sto a spiegare (ma se sei interessato posso tornarci), gli elettroni hanno una temperatura elevatissima, che gli permette di eccitare un limitato numero di atomi. Un atomo eccitato ha un elettrone ad un livello energetico piu' alto rispetto ad un atomo in equilibrio. Questa e' una condizione instabile, percio' prima o poi tale elettrone decadra' al suo livello originale, emettendo un fotone di energia pari alla differenza tra i due livelli energetici (eccitato - originale). Tramite un'opportuna scelta del gas e delle condizioni operative si puo fare in modo che la lunghezza d'onda dei fotoni emessi sia nel campo del visibile. Inoltre, come dicevo in precedenza, gli elettroni sono ad una temperatura elevatissima, mentre le specie pesanti (atomi e ioni) sono praticamente a temperatura ambiente (condizione di non equilibrio, se vuoi ci si torna su piu' tardi); fortunatamente gli elettroni non conducono bene il calore, pertanto solo una piccola frazione dell'energia utilizzata per ionizzare il gas viene sprecata in fenomeni di conduzione, mentre la gran parte viene trasformata in luce.