LA LLUM

1.1 Llegeix el text i contesta el qüestionari següent:

Quina és la llum més natural i menys costosa de totes?

La llum solar.

El que més ens interessa saber d'una làmpada és la llum que fa. Quina és la unitat de mesura de la claror, de la llum?

El lumen.

Quin és el percentatge d'energia que es consumeix a les llars de la gent,

respecte de la consumida en total a Espanya?

És el d'un 50%.

Quin percentatge de l'energia consumida en una llar es dedica a la il·luminació?

Un 25%.

Quin és el percentatge d'electricitat consumit en un habitatge per il·luminació?

És el d'un 25%.

Què fa més llum una bombeta de 100W o sis de 25W?

Totes dues en fan la mateixa llum, però les de 25W, consumeixen més.

1.2 Ara busca al diccionari les accepcions de la paraula llum que més s'assembli al tema que tractem.

Llum: forma d'energia que per la seva acció sobre els ulls ens fa veure els cossos.

1.3 Pensa quan surt i quan es pon el Sol un dia d'estiu i fes el matix per un dia d'hivern. Anota les hores de Sol en cada cas:

Estiu: 15 hores aprox.

Hivern: 10 hores aprox.

Creus que és important que hi hagi moltes hores de Sol?

Sí, perquè es redueix el consum d'electricitat.

1.4 Escriu una relació d'activitats que normalment fas amb llum artificial.

Activitats nocturnes: llegir, sopar, anar a dormir, estudiar o fer la feina, mirar la televisió, dutxar-me...

1.5 És necessària la llum o no, per què?

Sí, perquè sense ella no podríem realitzar la majoria d'activitats i no hi hauria vida.

Podríem viure sense llum?

No, perquè els vegetals no podrien fer la fotosíntesis i per tant no produirien oxigen i nosaltres no podríem respirar, a causa d'això.

Cal que hi hagi llum artificial?

Sí, perquè sinó no podríem realitzar activitats nocturnes. A més, també ens serveix, molts cops, per escalfar-nos.

1.6 A casa teva, a l'escola, als carrers, etc., a tot arreu necessitem llum. Les finestres permeten que entri la llum del Sol i on aquest no arriba tenim la llum artificial. Això posa de manifest que gairebé totes les activitats que realitzem les fem amb llum sigui natural o artificial.

Però aquesta llum ens pot arribar bàsicament de dues formes ben diferents: directament i indirectament.

Explica-ho.

La llum directa, és la llum que enfoca un lloc determinat.

La indirecta és la que ho il·lumina tot.

1.7 Completa el quadre per indicar quin tipus de llum teniu a cada lloc en el teu habitatge.

artificial natural

directa	indirecta	decoració	directa	decoració
habitació	habitació	habitació	habitació
	cuina			cuina
	menjador	menjador	menjador
	garatge		garatge
estudi	estudi		estudi
	escala			escala
sala d'estar	sala d'estar		sala d'estar
sala de bany	sala de bany			sala de bany
	pati de llums		pati de llums	pati de llums

2.IDENTIFIQUEM QUINA ÉS

2.1 Llegeix el text sobre les làmpades incandescents.

Es basen en el fet que determinats materials emeten radiacions lluminoses i calorífiques quan se'ls eleva la temperatura. El calor i la llum són produïts per pas d'un corrent elèctric a través d'un filament metàl·lic que en posar-se incandescent produeix llum. Són les làmpades més normals que coneixem i també les més barates, atès que el seu desenvolupament tècnic es remunta a més de 100 anys. D'altra banda, són les que més consumeixen i les que menys duren i, a més, el seu rendiment lumínic va disminuint amb l'ús, perquè el filament es descompon i es va dipositant en les parets internes de la bombeta.

Respon les preguntes següents amb frases del text:

- Què provoca la llum en una bombeta d'incandescència?

Els filaments metàl·lics quan es posen incandescents.

- És car o barat?

Barat

- El consum de les bombetes incandescents, és elevat?

Són les que més consumeixen.

- Es pot considerar que duren molt o poc aquest tipus de bombetes?

Són les que menys duren.

- El rendiment de les bombetes, és constant?

El seu rendiment minímic va disminuint amb l'ús perquè el filament es descompon i es va dipositant en les parets internes de la bombeta.

2.2 Llegeix aquest text sobre les làmpades halògenes.

El seu funcionament es basa en el mateix principi que les bombetes, però la lluminositat es manté pràcticament constant a llarg de la seva vida útil, gràcies a la gran capacitat de regeneració del filament. Són més cares que les d'incandescència normals, però tenen alguns avantatges: duren més, són més petites i proporcionen una llum d'una qualitat especial. Des del punt de vista del consum, les làmpades halògenes poden estalviar fins un 50% d'electricitat però la major part d'aquest estalvi desapareix pel consum que representa el transformador que necessiten per funcionar, amb el que vénen a consumir més o menys el mateix que les bombetes. Si el transformador és del tipus electrònic, que són els models més moderns, encara que el seu preu és elevat no es produeix la mencionada pèrdua d'energia i el consum final d'electricitat pot ser un 30% inferior al de les bombetes. A partir del 1992, en el mercat espanyol, ha aparegut un altre tipus d'halògenes anomenades “de doble embolcall” les quals duren el doble que les convencionals i estalvien un 10 % d'electricitat; no necessiten transformador i s'adapten fàcilment als casquets normals. El gran inconvenient és que el seu preu és 10 vegades superior al de les bombetes.

Respon les preguntes següents amb frases del text:

- Què provoca la llum en una làmpada halògena?

Els filaments metàl·lics quan es posen incandescents.

- Es car o barat?

Són més cares que les incandescents.

- El consum, és elevat?

El consum final d'electricitat pot ser un 30% inferior a les bombetes

- Digues els avantatges:

Duren més, són més petites i proporcionen una llum d'una qualitat especial.

2.3 Llegeix el text sobre els tubs fluorescents.

Es basen en un principi diferent de les dues anteriors. Consisteix en el fet que alguns gasos com el fluor emeten radiacions lluminoses quan els travessa un corrent elèctric. L'eficàcia lluminosa resulta així molt més gran perquè en aquest procés no procés no es produeix quasi escalfament; per tant, l'electricitat s'utilitza quasi totalment en fer llum. Encara que els primers tubs fluorescent ses caracteritzen per un tipus de llum freda, aplicable només a determinats ambients, avui s'està produint una evolució de matisos que permeten aplicar-los a una gran varietat de funcions. Són més cars que les bombetes però mols menys que les halògenes; consumeixen molta menys electricitat que les dues anteriors i tenen una durada fins 8 cops superior a les bombetes. Els tubs contenen mercuri. Per aquesta raó no s'haurien de llençar a les escombraries, ni en recipients per recuperar el vidre. En molts països hi ha un servi específic per llençar els tub fluorescents. Quan s'introdueixi a la teva localitat, utilitza'l. Mentrestant, reclama'l i, si pots, guarda els tubs gastats.

Respon aquestes preguntes:

- Què provoca la llum en els tubs fluorescents?

Gasos com el fluor que emetin radiacions lluminoses quan els travessa un corrent elèctric.

- Es car o barat?

Són més cars que les bombetes però molt menys que les halògenes.

- El consum és elevat?

Consumeixen molta menys electricitat que les dues anteriors i tenen una durada fins 8 cops superior a les bombetes.

- Quan s'acaben, que s'han de fer?

No s'han de tirar, sobretot, a les escombraries, ja que tenen mercuri, ni tampoc als containers de vidre. En molts països hi ha un servei específic per llençar-los.

Llegeix el text sobre les làmpades de baix consum

Provisionalment es denomina així una nova generació de làmpades aparegudes en el mercat fa poc més d'una dècada, i que en definitiva són petits tub fluorescents que s'han anat adaptant progressivament a al mida, les formes i els suports de les làmpades de baix consum són conegudes també com làmpades “compactes”. Ofereixen ja tota una gamma de tons per a diferents ambients, aplicables per tant a tot tipus de funcions. Són molt més cares que les bombetes però, d'altra banda, duren 8 vegades més i proporcionen la mateixa llum consumint un 20 % de l'electricitat que necessiten les incandescents, per això el seu ús és enormement recomanables; aquest importantíssim estalvi d'energia es especialment destacable en les làmpades compactes que tenen reactància de tipus electrònic. Igual que els tubs fluorescents, també contenen mercuri, per tant, a l'hora de llençar-les haurem de tenir les mateixes precaucions que amb els tubs: no tirar-les a les escombraries ni en recipients per recuperar el vidre,

Contesta aquestes preguntes:

- Quan varen sortir al mercat?

Fa poc més d'una dècada.

- Són barates o cares?

Són molt més cares que les bombetes.

- Quan duren?

Duren 8 vegades més que les normals.

- Què provoca la llum?

Consisteix en el fet que alguns gasos com el fluor emeten radiacions lluminoses quan els travessa un corrent elèctric.

2.5 Omple l'esquema que tens a continuació i tindràs un resum de les característiques d'aquestes làmpades.

característiques	làmpades incandescents (bombetes)	en comparació amb les bombetes
				halògenes	fluorescents	compactes
preu	barat	car	car	car
duració	poca	molta	molta	molta
consum	molt	baix	baix	baix

3. LA IL·LUMINACIÓ PAS A PAS

1808! L' anglès Humphrey Davy inventa la làmpada d'arc elèctric. Davy connecta dues barres de carbó als pols d'una pila galvànica i les apropa fins que la tensió elèctrica ionitza la fina capa d'aire que les separa, salta una espurna i passa el corrent. El dispositiu format per aquests elements s'escalfa fins a tal punt que genera un arc lumínic molt clar. El descobriment no es pot posar en pràctica perquè les barres de carbó es cremen i l'arc s'apaga quan la distància entre les barres augmenta.

1840! L'enginyer britànic William Robert Grove inventa una làmpada d'incandescència, en la qual un espiral de platí arriba fins a l'incandescència blanca quan li passa un corrent elèctric. L'escocès afirma James Bowman Lindsay afirma que ha generat llum a partir de corrent elèctric el 1835, però no hi ha proves per confirmar-ho. La novetat de la làmpada de Grove és l'èmbol de buit que usa per fabricar-la, el qual ha d'evitar que el metall que es posa incandescent s'oxidi amb l'oxigen. La vida de la làmpada era molt curta.

1845! Starr, dels Estats Units, obté una patent referida a una làmpada d'incandescència feta amb una ampolla en la qual s'havia fet el buit, i dins la qual uns fils de carbó es posen incandescents. La presenta a Londres per primera vegada en forma de canelobre amb 26 làmpades.

1845!L'astrònom britànic sir John Frederic William Herschel i el físic David Brewster descobreixen el fenomen de la fluorescència.

1848!Els físics francesos Jean Bernard Léon Focault i Duboscqdesenvolupen i construeixen les primeres làmpades d'arc útils. Usen barres de carbó més llargues i a una d'elles li afegeixen un mecanisme de rellotgeria que de forma contínua es va apropant a l'altra per mantenir la distància necessària. Més tard tindran importància com a làmpades de projecció per la lluentor i potència de la llum blanca que emeten.

1854! El mecànic alemà Heinrich Goebel fabrica una làmpada d'incandescència perfeccionada, amb la qual il·lumina el seu taller. És el primer exemple de làmpada incandescent realment operativa. A més d'una ampolla de vidre a la qual li ha fet el buit, empra com a filament una fibra de bambú carbonitzada. L'invent no es popularitza perquè no es disposa encara de fonts de corrent fiables i a bon preu.

El físic alemà Julius Plücker inventa la làmpada de descàrrega en gasos anomenada més tard “tub de Geissler”. Aquests tubs de vidre en què s'ha fet el buit i introduït un gas, tenen en els seus extrems dos elèctrodes. Mentre passa el corrent elèctric, el gas emet llum, el color de la qual depèn de la composició del gas.

1865!El químic alemany Herrmann Sprengel inventà una bomba de buit de mercuri, amb la qual es podia obtenir un buit més perfecte en les bombetes.

1878!El físic i químic anglès Joseph Wilson Swan presenta una làmpada d'incandescència que dura el temps suficient per tenir-la en compte per al seu ús (unes 40 hores).El filament usat és fibra de bambú carbonitzada; el 1888 el substituí per un de tàntal.

1879! En els Estats Units, Thomas Alva Edison aconseguí també una bombeta prou eficaç de la mateixa manera que Swan però amb un filament de fibres de cotó carbonitzades. La seva vida és similar a la de Swan, unes 40 hores.

1880! Presentació d'una patent de la làmpada d'incandescència i fundació d'una fàbrica de bombetes. Swan presenta la patent de la seva bombeta. Edison funda una fàbrica de bombetes.

1881! Swan funda una societat per fabricar la seva bombeta. La fàbrica d'Edison és més rentable.

Tomàs Dalmau, associat amb Narcís Xifrà havia fundat la Sociedad Española de Electricidad, que instal·là al Passeig de Gràcia de Barcelona quinze làmpades d'incandescència, primera experiència a Espanya.

1882! L'Edison Company construeix una central elèctrica a Berlín i una altra a Nova York. Al mateix temps dissenya conduccions subterrànies amb tubs de ferro i conductors recoberts d'asfalt, conscient que si vol vendre bombetes ha de dotar les ciutats de la infrastructura necessària per fer la competència al gas. Per poder mesurar el consum elèctric desenvolupà un electròmetre (aparell per mesurar el consum d'electricitat per mitjans electrolítics).

1883!Swan patenta un nou filament: nitrocel·lulosa dissolta en àcid ascètic i comprimit a través de forats molt fins. Aquests filaments donen més intensitat de llum, perquè suporten el pas de corrents de més intensitat, duren molt més temps i són més resistents.

Swan i Edison funden la Edison & Swan Electric Light Company i la Deutsche Edison Gesellschraft (més tard es convertiria en l'AEG) per fabricar i vendre bombetes.

1904!L'enginyer dels Estats Units, Daniel McFarlane Moore introdueix diverses modificacions en el tub de descàrrega en gasos, transformant-lo en una font de llum útil. Aquestes làmpades no es diferencien molt de les d'arc elèctric, treballen en un nivell de buit més alt. En aquestes condicions, la ionització dels gasos mitjançant l'electricitat es pot provocar amb més facilitat a grans distàncies.

1939!Durant l'exposició universal celebrada a Nova York es presenten els primers tubs fluorescents.

4. MALBARATAR NO BENEFICIA NINGÚ

Bones idees per a les instal·lacions comunes

Ja saps la importància dels serveis de manteniment i la necessitat de comptabilitzar correctament les despeses d'energia que corresponen a cada habitatge, però el consum d'energia de la teva comunitat de propietaris pot ser optimitzat permanentment. Fes els teus càlculs, posa't d'acord amb els teus veïns i pensa en alguna d'aquestes iniciatives:

- Sectoritza els interruptors dels llums d'escales i garatges i instal·la censors de presencia per evitar que s'encenguin tots els llums comuns alhora.

- Substitueix les làmpades incandescents i les velles barres fluorescents d'escales, garatges i jardins, per làmpades de baix consum i barres fluorescents de major rendiment.

- Proposa que un especialista estudií el sobrecost que suposa la presencia a les teves instal·lacions del que es coneix com. a energia reactiva, que és un tipus d'energia elèctrica de la qual no se n'obté cap profit.

- Promou la instal·lació d'un sistema de regulació automàtica per a l'aigua calenta: és més eficient energèticament, i més econòmic obtenir-ne l'aigua a la temperatura desitjada que no excessivament calenta i haver de barrejar-la amb aigua freda.

- Proposa la instal·lació d'un mecanisme de maniobra selectiva per evitar que els ascensors viatgin sols. En tot cas, si la teva comunitat disposa de més d'un ascensor, no els cridis mai simultàniament. Tendeix a baixar les escales a peu (o fins i tot pujar-les si són pocs pisos): és un costum saludable i evita malbarataments d'energia.

- Proposa al conjunt de veïns instal·lar el major nombre possible de dobles finestres o dobles vidrieres. Pensa que els serveis comuns se solen adaptar al nivell d'exigència de l'habitatge més necessitat, i per tant, si tu aïlles casa teva però les altres cases no ho estan, és possible que el nivell de temperatura de casa teva no resulti adequat al tou benestar o que hagis de pagar una parí d'aquesta energia malbaratada.

5. EL COST DE LA LLUM A L'HABITATGE

5.1 Analitza el quadre de l'activitat anterior i respon aquesta pregunta: si els habitants d'aquest planeta utilitzéssim fluorescents compactes, quines repercussions podrien tenir les grans companyies d'electricitat?

Que duren molt i per tant en compraríem menys.

5.2 A Catalunya hi ha tres grans empreses subministradores d'electricitat: Fecsa, Enher i Hec. Segur que alguna d'elles és la que signa la factura d'electricitat del pis o casa on vius. Vegem què inclou aquesta factura.

Energia, lectura anterior, lectura actual, consum resultant, terme de potència, potència base de facturació, mesos facturats, preu del terme de potència, període facturat, terme d'energia, energia facturada, preu de l'energia.

5.3 Tot i que quan analitzàvem el consum d'una làmpada, auqest era donat en W, la unitat que s'agafa per calcular el càlcul de cost és el kW que és un múltiple de W.

1000W = 1kW

per tant una bombeta de 60W = 0,060kW

100W = 0,100kW

500W = 0,500kW

Però el cost real de l'energia es comptabilitza per hores. Per tant, la unitat utilitzada per facturar l'energia és el kW/h o consum en kW durant una hora.

Digues algunes propostes per reduir el cost sense perdre qualitat de vida:

• No utilitzar llum elèctrica durant el dia

• Apagar la llum qua acabem d'utilitzar-la

• Augmentar el nombre de finestres en les noves construccions (per disminuir l'us d'energia elèctrica)

• Utilitzar fluorescents compactes (ja que consumeixen poca energia i duren molt)

Bombeta 100W

Consum/dia = 100W · 5h = 500kWh

Consum/mes = consum/dia · nom de dies = 0,5kWh · 30dies = 15kWh

Cost mensual = 15kWh · 17 ptes/kWh = 255ptes

Fluorescent compacte 20W

Consum/dia = 20W · 5h = 100Wh = 0,1 kWh

Consum/mes = consum/dia · num de dies = 0,1 kWh · 30 dies = 3kWh

Cost mensual = 3kW · 17 ptes/kWh = 51 ptes

DIFERENCIA = 255 - 51 = 204 pessetes d'estalvi en un mes

DIFERENCIA EN UN ANY = 204 pessetes · 12 mesos = 2448 pessetes

Aquesta quantitat és aproximadament l'import d'un fluorescent compacte de 20W. Això vol dir que, amb els diners que ens estalviem de consum, en una any, paguem aquest fluorescent.

Si a més tenim en compte que aquest tipus de làmpades duren 8 vegades més que les d'incandescència (unes 8000 hores), es posa de manifest l'estalvi que suposa utilitzar-les.

Substituir una sola bombeta incandescent de 100W per una altra de baix consum evita l'emissió a l'atmosfera, al llarg de la vida útil de la làmpada, de més de mitja tona de CO2, si l'electricitat necessària s'ha produït en una central tèrmica, o dels corresponents residus radioactius si s'ha produït en una central nuclear. Pensa que si a totes les llars espanyoles se substituïssin les bombetes de major ús per làmpades de baix consum, no sols la factura elèctrica de totes aquestes llars disminuiria, entre un 15% i un 20%, sinó que el nostre país s'evitaria la necessitat d'una gran central elèctrica de quasi 1000 megavats.

Des del punt de vista de l'estalvi d'energia, hi ha una consideració molt important a fer en relació amb l'electricitat: produir l'electricitat en central tèrmiques exigeix prèviament la producció de calor -per pures lleis físiques, i en l'estat actual de la tecnologia- exigeix, alhora una quantitat de combustible que pot arribar a ser tres vegades superior a la que ses necessitaria a l'interior de les cases si es cremés directament aquest combustible per obtenir el calor que precisem.

6. MUNTATGE D'UN COMPROVADOR

6.1 Copia l'esquema d'un punt de llum simple que el professor ha dibuixat a la pissarra. Posa el nom dels components on correspon:

6.2 Si traiem l'interruptor, analitzem què passa en aquestes dues situacions:

Els conductors que estaven connectats a l'interruptor estan separats. Què li passa a la bombeta, està encesa o apagada? Per què?

Apagada, perquè no hi pot circular el corrent elèctric.

Els conductors que estaven connectats a l'interruptor, els posem en contacte elèctric. Què passa a la bombeta? Per què?

S'encén, perquè l'interruptor sols talla o deixa passar el corrent elèctric, i quan aquest no està hi circula igual.

6.3 Per què serveix l'interruptor?

Per tallar o deixar passar el corrent elèctric que circula pels conductors.