2015年8月22日 星期六

省電燈泡省電?!

    一般所謂的省電燈泡,通常指的是燈泡型的螢光燈,也有些沒有燈罩,直接作成螺旋狀,或3U型。一般燈泡就是所謂的鎢絲燈泡,燈泡表面溫度較高,也較刺眼。T5燈管和一般常用的日光燈管(T8燈管)很像,只是口徑較小。其中省電燈泡和日光燈管的原理很類似,都是利用高能量電子使汞蒸氣激發出紫外線,再利用內部螢光物質吸收紫外線後產生可見光,因此燈管的溫度較一般燈泡低(但在燈管兩端還是會發熱),但多少還是會釋放出微量的紫外線,而一般燈泡就是單純利用電流通過金屬燈絲產生熱效應,當物體溫度達攝氏600~800度左右就會發光,而一般燈泡的燈絲溫度通常都有攝氏2000度左右,玻璃的表面溫度也至少都有攝氏百度以上的高溫。
    所以單純以照明的角度來說,若要達到相同的照度,以T5燈管、省電燈泡和一般燈泡三者來比較,T5燈管的確是最省電的選擇,因為所需的瓦數最小,但若要從環保的角度來說就不一定是T5拔得頭籌了,因為螢光燈(包含省電燈泡和一般日光燈管)的製作與材料較一般燈泡複雜許多,需要有螢光塗料和水銀,加上內部的安定器、變壓器等電路元件,不但使其製作過程更繁雜,更易產生一些對環境有害的副產品,而且這些元件都是不易回收再利用的。但一般燈泡就簡單許多,相較之下對環境的衝擊也較小,這是節能與環保之間的兩難!
    近幾年大家開始選擇節能的產品,也出現了一些有趣的報導:以下節錄自2008年華視新聞的文字稿。
  ……一般人多半都認為省電燈泡最省電,但是實際上,經由測量過後,如果以同樣100度的亮度來比較的話,省電燈泡24W使用的電量是0.3安培,一般燈泡20W就要0.8安培,而T5燈管28W卻只要0.1安培。這樣簡單的電量測試就能發現,以細長型的T5日光燈管最省電。……
  您看出什麼問題了嗎?

1.從科學的定義來說,所謂的「省電」主要是節省哪一種物理量?(A)
A.      電能,單位:焦耳( J )
B.      電量,單位:庫倫(C)
C.      電流,單位:安培(A)
D.     功率,單位:瓦特(W)

2.依據報導文所述,在「相同亮度」下,用「電流大小」比較何種燈泡較省電的方法是否合適?並說明原因。
指出控制變因的概念(須在一樣的條件下進行比較),不同發光原理的燈泡在相同瓦數的情況下,可以發光的亮度也不同,因此在比較前先統一亮度是更客觀的。例:相同亮度且電壓一樣的情況下,電流越小就越省電

3.依據報導文所述的測量,省電燈泡、一般燈泡、T5燈管何者的「發光效率」(單位功率可達到的亮度)最高?(B)
A.      省電燈泡
B.      一般燈泡
C.      T5燈管


4.一般在符合歐姆定律的情況下,電能(E)、功率(P)、電流( I )、電壓(V)、時間( t )的數學關係如下:
P= I * V
E=P * t
24W的省電燈泡、20W一般燈泡和28WT5燈管三種電器同樣插在110V的家用電上,何者通過的電流最小?(B)
A.      24W的省電燈泡
B.      20W的一般燈泡
C.      28WT5燈管

5.綜上的問題,你認為此報導的可信度如何?並提出你的論點。
不可信,指出結果或許是正確的(T5燈管最省電),但報導中實驗所使用的物理量、實驗的數據、過程與結論自相矛盾。
可信,指出目前正式的實驗結果的確顯示T5燈管最省電,但仍提到此篇報導使用的物理量、實驗的數據、過程與結論自相矛盾。
◎文中提及的亮度單位為「度」,非正確的物理量
◎如文中所述,以相同亮度來說一般燈泡只需20W,反而是發光效率最高的(最省電的)

◎相同電壓的情況下,功率越小,電流應該也越小(和電器種類無關),和文中所述不符

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