กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

หลอดไฟคาร์ไบด์

โคม ไฟคา ร์ไบด์หรือโคมไฟแก๊สอะเซทิลีนเป็นโคมไฟแบบง่ายที่ผลิตและเผาไหม้อะเซทิลีน( C₂H₂ )ซึ่งสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC₂ )กับน้ำ ( H₂O )

หลอดไฟคาร์ไบด์

ตะเกียงสำหรับคนงานเหมืองที่ใช้ก๊าซอะเซทิลีน

โคม ไฟคา ร์ไบด์หรือโคมไฟแก๊สอะเซทิลีนเป็นโคมไฟแบบง่ายที่ผลิตและเผาไหม้( C₂H₂ ซึ่งสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC₂ กับน้ำ ( ) [ 1 ]

โคมไฟแก๊สอะเซทิลีนถูกใช้เพื่อส่องสว่างอาคาร เป็น สัญญาณไฟ ประภาคารและเป็นไฟหน้าของรถยนต์และจักรยานโคมไฟแก๊สอะเซทิลีนแบบพกพา ซึ่งสวมบนหมวกหรือถือด้วยมือ ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในเหมืองแร่ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และยังคงถูกใช้โดยนักสำรวจถ้ำนักล่าสัตว์และผู้ชื่นชอบถ้ำอยู่จนถึง ปัจจุบัน

ประวัติศาสตร์

โคมไฟแก๊สอะเซทิลีนที่ผลิตในฝรั่งเศสราวปี 1910 ติดตั้งอยู่บนจักรยาน

ในปี ค.ศ. 1892 โทมัส วิลสันค้นพบกระบวนการที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจในการสร้างแคลเซียมคาร์ไบด์ในเตาหลอมไฟฟ้าจากส่วนผสมของปูนขาวและโค้ก เตาหลอมไฟฟ้าให้ความร้อนสูงที่จำเป็นต่อการเกิดปฏิกิริยา[ 2 ]การผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์เป็นส่วนสำคัญของการปฏิวัติอุตสาหกรรมในสาขาเคมี และเป็นไปได้ในสหรัฐอเมริกาอันเป็นผลมาจากพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำราคาถูกจำนวนมหาศาลที่ผลิตได้ที่น้ำตกไนแอการาก่อนต้นศตวรรษที่ 20 [ 3 ]ในปี ค.ศ. 1895 วิลสันขายสิทธิบัตรของเขาให้กับยูเนียนคาร์ไบด์การให้แสงสว่างภายในบ้านด้วยก๊าซอะเซทิลีนเริ่มใช้ประมาณปี ค.ศ. 1894 และโคมไฟจักรยานตั้งแต่ปี ค.ศ. 1896 ในฝรั่งเศสกุสตาฟ ทรูเววิศวกรไฟฟ้าชาวปารีส ก็ได้ผลิตโคมไฟอะเซทิลีนและถังเก็บก๊าซสำหรับ ใช้ในบ้าน เช่น กัน

โคมไฟจักรยานคาร์ไบด์ตัวแรกที่พัฒนาขึ้นในสหรัฐอเมริกาได้รับการจดสิทธิบัตรในนิวยอร์กเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2443 โดยเฟรเดอริก บอลด์วิน[ 4 ]การออกแบบโคมไฟยุคแรกอีกแบบหนึ่งแสดงอยู่ในสิทธิบัตรจากเมืองดูลูธ รัฐมินนิโซตาเมื่อวันที่ 21 ตุลาคม พ.ศ. 2445 [ 5 ]ในช่วงต้นทศวรรษ พ.ศ. 2443 กุสตาฟ ดาเลนได้ประดิษฐ์โคมไฟดาเลนขึ้น ซึ่งเป็นการรวมสิ่งประดิษฐ์สองอย่างก่อนหน้านี้ของดาเลนเข้าด้วยกัน ได้แก่ สารตั้งต้นอะกามาสซานและวาล์วซันการประดิษฐ์และการปรับปรุงโคมไฟคาร์ไบด์ยังคงดำเนินต่อไปอีกหลายทศวรรษ[ 6 ]

หลังจากเปลวไฟจากตะเกียงคาร์ไบด์มีส่วนเกี่ยวข้องกับภัยพิบัติเหมืองถ่านหินโมวาควาในปี 1932ซึ่งเป็นการระเบิดของก๊าซมีเทนในชั้นถ่านหินของรัฐอิลลินอยส์ที่คร่าชีวิตคนงานเหมือง 54 คน[ 7 ]การใช้ตะเกียงคาร์ไบด์ในเหมืองถ่านหินของสหรัฐอเมริกาก็ลดลง แต่ยังคงมีการใช้ในเหมืองถ่านหินของประเทศอื่นๆ โดยเฉพาะสหภาพโซเวียตและในการทำเหมืองทองคำในแคลิฟอร์เนีย

หมวกนิรภัยของคนงานเหมืองทองคำยุคปี 1940 พร้อมโคมไฟคาร์ไบด์

กลไก

เครื่องกำเนิดก๊าซอะเซทิลีนคาร์ไบด์แบบหยด (คู่มือรถยนต์ฉบับที่เก้า)

ตะเกียงสำหรับงานเหมืองแร่หรือถ้ำมีส่วนประกอบของแคลเซียมคาร์ไบด์อยู่ในห้องด้านล่างซึ่งเป็นห้องกำเนิดก๊าซ ส่วนห้องเก็บน้ำด้านบนจะเติมน้ำเข้าไป วาล์วแบบเกลียวหรือกลไกอื่นๆ จะใช้ควบคุมอัตราการไหลของน้ำที่หยดลงไปในห้องที่มีแคลเซียมคาร์ไบด์ โดยการควบคุมอัตราการไหลของน้ำ จะควบคุมปริมาณก๊าซอะเซทิลีนที่ผลิตได้ ซึ่งจะควบคุมอัตราการไหลของก๊าซและขนาดของเปลวไฟที่หัวเผา และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมปริมาณแสงที่ผลิตได้

โดยทั่วไปแล้วโคมไฟประเภทนี้จะมีแผ่นสะท้อนแสงอยู่ด้านหลังเปลวไฟเพื่อช่วยกระจายแสงไปข้างหน้า โคมไฟที่ใช้ก๊าซอะเซทิลีนจะให้แสงสว่างและกระจายวงกว้าง นักสำรวจถ้ำหลายคนชอบแสงที่ไม่โฟกัสแบบนี้ เพราะช่วยเพิ่มการมองเห็นรอบข้างในที่มืดสนิท ปฏิกิริยาของคาร์ไบด์กับน้ำเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนและสร้างความร้อนได้มากพอสมควรโดยไม่ขึ้นอยู่กับเปลวไฟ ในถ้ำที่หนาวเย็น ผู้ใช้โคมไฟคาร์ไบด์สามารถใช้ความร้อนนี้เพื่อช่วยป้องกันภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติได้[ 8 ]

อะเซทิลีนผลิตขึ้นโดยปฏิกิริยา: [ 9 ]

CaC + 2H O → C H + Ca(OH)

อะเซทิลีนติดไฟได้ง่ายในบรรยากาศ :

2 C H + 5O → 4CO + 2H O + Δ H = −1300 kJ/mol 

เมื่อคาร์ไบด์ทั้งหมดในหลอดไฟทำปฏิกิริยาเสร็จแล้ว ห้องคาร์ไบด์จะเต็มไปด้วยปูนขาว ( Ca(OH) ) ที่เปียกชื้น ซึ่งสามารถนำไปใช้ทำซีเมนต์ได้ จากนั้นจึงเททิ้งลงในถุงขยะและเติมคาร์ไบด์ใหม่เข้าไปในห้องอีกครั้ง

การใช้งาน

ระบบไฟส่องสว่าง

โฆษณาไฟส่องสว่างภายในบ้านที่ใช้แก๊สอะเซทิลีน ปี 1922

หลอดไฟคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้ในพื้นที่ชนบทและเขตเมืองของสหรัฐอเมริกาที่ยังไม่มีไฟฟ้า ใช้ การใช้งานเริ่มขึ้นไม่นานหลังจากปี 1900 และใช้ต่อเนื่องมาจนถึงปี 1950 เม็ด แคลเซียมคาร์ไบด์ถูกวางไว้ในภาชนะนอกบ้าน โดยมีท่อน้ำต่อไปยังภาชนะและปล่อยให้น้ำหยดลงบนเม็ดคาร์ไบด์ ทำให้เกิดก๊าซอะเซทิลีน ก๊าซนี้จะถูกส่งผ่านท่อไปยังโคมไฟภายในบ้าน ซึ่งจะถูกเผาไหม้ ทำให้เกิดเปลวไฟที่สว่างมาก หลอดไฟคาร์ไบด์มีราคาถูก แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดการรั่วไหลของก๊าซและการระเบิด

รถยนต์รถจักรยานยนต์และจักรยานรุ่นแรกๆ ใช้หลอดไฟคาร์ไบด์เป็นไฟหน้าก๊าซอะเซทิลีนซึ่งได้จากคาร์ไบด์ ทำให้รถยนต์รุ่นแรกๆ สามารถขับขี่ได้อย่างปลอดภัยในเวลากลางคืน กระจกเว้าหนาๆ ที่รวมกับเลนส์ขยายจะฉายแสงจากเปลวไฟอะเซทิลีน ไฟประเภทนี้ถูกใช้จนกระทั่งมีแบตเตอรี่และไดนาโมที่เชื่อถือได้ และผู้ผลิตจึงเปลี่ยนมาใช้ไฟไฟฟ้า

โคมไฟอะเซทิลีนยังถูกใช้บนเรือแม่น้ำเพื่อการเดินเรือในเวลากลางคืนพิพิธภัณฑ์แห่งชาติออสเตรเลียมีโคมไฟที่ทำขึ้นราวปี ค.ศ. 1910 ซึ่งเคยใช้บนเรือPS Enterprise เรือกลไฟแบบใช้ใบพัดที่ได้รับการบูรณะให้ใช้งานได้และอยู่ในคอลเลกชันของพิพิธภัณฑ์ด้วย[ 10 ]

การสำรวจถ้ำ

โคมไฟคาร์ไบด์ในเหมืองถ่านหิน
โคมไฟคาร์ไบด์จากยุค 1900 ที่พิพิธภัณฑ์รถไฟในเมืองฟลัมประเทศนอร์เวย์
แม้ว่าหลอดไฟ LED จะเข้ามาแทนที่หลอดไฟคาร์ไบด์เป็นส่วนใหญ่แล้ว แต่บางคนก็ยังคงชื่นชอบวิธีการแบบ "ดั้งเดิม" โดยใช้หลอดไฟคาร์ไบด์ในการสำรวจถ้ำ เพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ

ผู้ที่ชื่นชอบ การสำรวจถ้ำในยุคแรกๆซึ่งยังไม่มีข้อได้เปรียบของแสงสว่างจากไฟฟ้าที่มีน้ำหนักเบา ได้นำหลอดไฟคาร์ไบด์มาใช้ในงานอดิเรกของพวกเขา[ 11 ]

นักสำรวจถ้ำหลายคนนิยมใช้ตะเกียงคาร์ไบด์เพราะความทนทานและคุณภาพแสงสว่าง ในอดีตเคยได้รับความนิยมเนื่องจากให้แสงสว่างต่อมวลเชื้อเพลิงได้ดีกว่าอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ ก่อนการมาถึงของหลอด ไฟ LED ความเข้มสูงที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ตะเกียงคาร์ไบด์ยังมีข้อดีสำคัญสองประการเหนือกว่าตะเกียงไฟฟ้าของคนงานเหมือง ตะเกียงของคนงานเหมืองออกแบบมาให้ใช้งานได้ตลอดระยะเวลาการทำงานปกติ ในขณะที่การสำรวจถ้ำขนาดใหญ่อาจใช้เวลานานกว่านั้น จึงสามารถเติมเชื้อเพลิงคาร์ไบด์ได้ระหว่างการเดินทาง การเดินทางสำรวจที่ต้องตั้งแคมป์หลายวันในพื้นที่ห่างไกลอาจไม่มีไฟฟ้าสำหรับชาร์จไฟ ตะเกียงที่ใช้ในสถานการณ์เช่นนั้นจึงประกอบด้วยเครื่องกำเนิดก๊าซที่ติดอยู่กับเข็มขัดเชื่อมต่อด้วยท่ออ่อนกับชุดหูฟัง

ปฏิกิริยาการผลิตอะเซทิลีนเป็นปฏิกิริยาคายความร้อนซึ่งหมายความว่าภาชนะบรรจุสารตั้งต้นของตะเกียงจะร้อนมากเมื่อสัมผัส ความร้อนนี้สามารถใช้อุ่นมือได้ นอกจากนี้ ความร้อนจากเปลวไฟยังสามารถใช้อุ่นร่างกายได้โดยการปล่อยให้ก๊าซไอเสียไหลผ่านใต้เสื้อหรือเสื้อคลุมที่ดึงออกมาจากร่างกาย ซึ่งเป็นเทคนิคที่คนงานเหมืองถ่านหินค้นพบแทบจะในทันที และนักสำรวจถ้ำตั้งชื่อเล่นว่า "เตาปาล์มเมอร์"

บางครั้งโคมไฟเหล่านี้ถูกเรียกว่า "โคมไฟเหม็น" เนื่องจากมีกลิ่น[ 12 ]

ลดแสงสะท้อน

ตะเกียงคาร์ไบด์ขนาดเล็กที่เรียกว่า "เทียนคาร์ไบด์" หรือ "เตาควัน" ใช้สำหรับทำให้ศูนย์เล็งปืนไรเฟิล ดำ เพื่อลดแสงสะท้อน บางครั้งเรียกว่า "เตาควัน" เนื่องจาก เปลวไฟ ที่มีเขม่าที่เกิดจากอะเซทิลีน[ 13 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds . McGraw-Hill. ISBN 0-07-049439-8.
  2. Morehead, JT; de Chalmot, G. (1896). "การผลิตแคลเซียมคาร์ไบด์"วารสารสมาคมเคมีอเมริกัน 18 ( 4): 311– 331. Bibcode : 1896JAChS..18..311M . doi : 10.1021/ja02090a001 .
  3. ฟรีแมน, ฮอเรซ (1919). "การผลิตไซยานาไมด์" . ข่าวเคมีและวารสารวิทยาศาสตร์กายภาพ . 117 : 232.
  4. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 656,874
  5. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 711,871
  6. ตัวอย่างเช่น เมื่อวันที่ 10 มีนาคม พ.ศ. 2468 แอนดรูว์ พราเดอร์ จากสโปเคน รัฐวอชิงตันได้รับสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 1,528,848
  7. รายงานถ่านหินประจำปีฉบับที่ 51 ของรัฐอิลลินอยส์ ปี 1932 กรมเหมืองแร่และแร่ธาตุ สำนักพิมพ์ Journal Printing Co.: สปริงฟิลด์ รัฐอิลลินอยส์ ปี 1933
  8. Matthews, CE (1996). ปฏิกิริยาที่ให้ความกระจ่าง. The Science Teacher, 63(5), 30.
  9. "ลักษณะทางเคมีของแคลเซียมคาร์ไบด์และปฏิกิริยากับน้ำ" . MEL Science . สืบค้นเมื่อ2018-05-16 .
  10. "เรือกลไฟเอนเตอร์ไพรส์ พิพิธภัณฑ์แห่งชาติออสเตรเลีย"เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2018-09-23 เรียกดูเมื่อ2012-01-30
  11. อุปกรณ์และวัฒนธรรมการสำรวจถ้ำ (จาก Te Ara: สารานุกรมแห่งนิวซีแลนด์ )
  12. "ศัพท์สแลงของคนสำรวจถ้ำ" . www-sop.inria.fr .
  13. การใช้งานเครื่องรมควันขั้นสูงสืบค้นเมื่อ 11 ตุลาคม 2558
  • acethylene.comคู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับการดูแลรักษาโคมไฟแก๊สอะเซทิลีน
  • คู่มือการใช้งานโคมไฟคาร์ไบด์มีรูปภาพและวิดีโอประกอบมากมาย
  • การทดลองสาธิต หลอดไฟคาร์ไบด์ : คำแนะนำและวิดีโอ
  • เว็บไซต์ Carbide Caverเป็นเว็บไซต์เกี่ยวกับประวัติ การบูรณะ และการใช้งานโคมไฟคาร์ไบด์สำหรับการสำรวจถ้ำ
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbide_lamp&oldid=1363131171 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ หลอดไฟคาร์ไบด์

โคม ไฟคา ร์ไบด์หรือโคมไฟแก๊สอะเซทิลีนเป็นโคมไฟแบบง่ายที่ผลิตและเผาไหม้อะเซทิลีน( C₂H₂ )ซึ่งสร้างขึ้นจากปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์ไบด์ (CaC₂ )กับน้ำ ( H₂O )

ประวัติศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1892 โทมัส วิลสัน ค้นพบกระบวนการที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจในการสร้างแคลเซียมคาร์ไบด์ใน เตาหลอมไฟฟ้า จากส่วนผสมของ ปูนขาว และ โค้ก เตา หลอมไฟฟ้าให้ความร้อนสูงที่จำเป็นต่อการเกิดปฏิกิริยา [ 2 ]...

กลไก

ตะเกียงสำหรับงานเหมืองแร่หรือถ้ำมีส่วนประกอบของแคลเซียมคาร์ไบด์อยู่ในห้องด้านล่างซึ่งเป็นห้องกำเนิดก๊าซ ส่วนห้องเก็บน้ำด้านบนจะเติมน้ำเข้าไป วาล์วแบบเกลียวหรือกลไกอื่นๆ จะใช้ควบคุมอัตราการไหลของน้ำที่หยดลงไปในห้องที่มีแคลเซียมคาร์ไบด์...

ระบบไฟส่องสว่าง

หลอดไฟคาร์ไบด์ถูกนำมาใช้ในพื้นที่ชนบทและเขตเมืองของสหรัฐอเมริกาที่ยังไม่มี ไฟฟ้า ใช้ การใช้งานเริ่มขึ้นไม่นานหลังจากปี 1900 และใช้ต่อเนื่องมาจนถึงปี 1950 เม็ด แคลเซียมคาร์ไบด์ ถูกวางไว้ในภาชนะนอกบ้าน โดยมีท่อน้ำต่อไปยังภาชนะและปล่อยให้น้ำหยดลงบนเม็ดคาร์ไบด์...