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Aluminium kann "Flammen" bzw. Plasma blau färben

Weiter unten ist ist eine kurze Zusammenfassung, falls jemand nicht so viel lesen möchte.

Viele hier wissen sicher, dass einige chemische Elemente Flammen färben können. Natrium sorgt zum Beispiel für gelbe Flammen, Kupfer für grüne. Aber dass Aluminium eine typische Farbe erzeugt, davon hört man normalerweise nicht.

Wie Flammenfärbung funktioniert

Durch die Wärme einer Flamme können die Außenelektronen der Atome in einen angeregten Zustand versetzt werden. Nach kurzer Zeit fallen sie wieder in den Ausgangszustand zurück und geben dabei Energie in Form von Licht ab. Die Wellenlänge (=Farbe) des Lichts hängt davon ab, zu welchem Element die Elektronen gehören.

Um eine Flamme zu färben, muss man dafür sorgen, das genug von dem farbgebenden Element stark genug erhitzt wird. Normalerweise benutzt man dazu ein Salz, (z.B. Kupfersulfat), da Salze meist flüchtiger sind als die Elemente an sich. Es ist deshalb einfacher, mit Kupfersulfat ausreichend Kupferionen in eine Flamme zu befördern als z.B. mit einem Stück Kupferdraht.

Und Aluminium?

Alumnium erscheint in dieser Hinsicht zuerst mal ziemlich langweilig. Hält man das Metall in eine Flamme, passiert nichts spannendes. Auch Aluminiumchlorid erzeugt keine spezielle Flammenfärbung, zumindest habe ich damit nichts zusammengebracht. Nicht mal im internet finde ich was dazu.

Hier kommt jetzt aber der Begriff "Plasma" ins Spiel :D

Plasma ist Im Grunde Gas, bei dem zumindest ein Teil der Atome in ionisierter Form vorliegt, also in Elektronen und Ionen aufgespalten wurde. Eigentlich passiert das auch bei gewöhnlichen Flammen einer Verbrennung schon zu einem kleinen Teil und deshalb (habe ich gerade erst herausgefunden) können auch diese schon als Plasma bezeichnet werden.

Elektrisch erzeugtes Plasma

Man kann Plasma aber auch auf andere Arten erzeugen, zum Beispiel elektrisch. Weil Plasma freie bewegliche Ladungsträger (Elektronen und Ionen) besitzt, kann es elektrischen Strom leiten. Deshalb kann man auch einen Stromfluss durch dieses Plasma nutzen, um elektrisch in ihm Wärme zu erzeugen und es dadurch dauerhaft im Plasmazustand zu halten. Das funktioniert in etwa wie die Wärmeerzeugung in einem Toaster.

Anders als ein Toaster kann Plasma aber nicht durch zu hohe Eingangsleistung kaputt gehen, es ist ja nur "heiße Luft". Deshalb kann man Plasma elektrisch mit extrem hoher Leistung versorgen und es dadurch mit Leichtigkeit auf eine Temperatur von mehreren 1000°C bringen. Elektrisch erzeugtes Plasma, das sich zwischen (mindestens) zwei Elektroden spannt, die es mit Energie versorgen, bezeichnet man übrigens als Lichtbogen.

Durch diese hohe Temperatur kann der Anteil an ionisierten Teilchen deutlich höher sein und es ist auch generell einfacher, Ionen eines beliebigen Elements zu erzeugen. Sogar elementarem Kupfer kann man dabei ein schönes Grün entlocken.

Was ich euch aber zeigen wollte, ist ein Lichtbogen mit Aluminiumelektroden. Das heiße Plasma hat direkten Kontakt mit den Elektroden und erhitzt diese dadurch sehr stark. Durch die enorme Hitze entstehen genug Aluminiumionen, dass tatsächlich die "geheime" Flammenfarbe dieses Metalls sichtbar wird: Blau!

Die Energie wurde hier durch unsere Photovoltaikanlage bereitgestellt. Diese gibt um die 500V aus und kann im Kurzschluss bis zu 20A (oder so, weiß nicht mehr genau) bereitstellen. Das Licht ist übrigens extrem hell. Der Raum sieht im Foto dunkel aus, ist aber eigentlich recht stark beleuchtet. Die Kamera dreht nur die Belichtung sehr weit runter, damit das Bild nicht komplett weiß ist.

Kurzfassung

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Manche Elemente können im ionisierten Zustand (=Atome in Elektronen und Ionen zerlegt) ein Licht mit einer bestimmten Farben erzeugen, z.B. erzeugt Natrium gelbes Licht. Erreichen kann man die Ionisation mit hoher Temperatur, z.B. in einer Flamme.

Aluminium zeigt in einer gewöhnlichen Flamme keine charakteristische Färbung. Mit dem Plasma eines elektrisch erzeugten Lichtbogen kann man aber eine deutlich stärkere Ionisation erzielen, wodurch Aluminium ein sehr intensives blaues Licht erzeugt.

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Noch ein Beispiel. Die Spannungsquelle war hier eine am Netz betriebene Zusammenschaltung von mehreren Hochspannungstrafos aus Mikrowellen ("MOT-Stack"). Die Spannung war da höher als bei der PV-Anlage, dadurch konnten die Lichtbögen deutlich länger sein.

Im ausgeschaltenen Zustand habe ich die Ausgänge des MOT-Stacks mit einem dünnen Aluminiumdraht kurzgeschlossen. Beim Einschalten ist der Draht(durch den Stromfluss und dadurch entstehende Hitze) geschmolzen und hat einen Lichtbogen über die ganze Drahtlänge hinweg gezündet.

Macht euch keine Sorgen wegen dem ganzen Kram im Hintergrund xD

Super, das wurde mal wieder deutlich länger als geplant. Wenn ich mal schreibe, dann hör ich einfach nicht mehr auf...

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Ärger in der Schule wegen falschem Elektriker?

Liebe Community,

Ein Kumpel und ich haben versucht die Tage der Schule zu helfen und deshalb Ärger bekommen. (Kein Eintrag etc. Aber eben Ärger vom Schulleiter.)

Unsere Schule hat einen Anschluss an das 10 kV Mittelspannungsnetz, zwei Transformatoren mit 630 kVA Leistung und Netzzeitig vier Leistungsschalter (2 Kabellinien eingehend, zwei abgehend). Ich habe herausgefunden dass vom Trafo 2 (welcher in Betrieb war) der Differentialschutz defekt und überbrückt war. Wir haben daraufhin unsere Ethik Lehrerin gefragt ob wir einen Betriebmittelwechsel durchführen dürfen, was sie erlaubt hat. Sie hat uns dann den Raum für die Schaltanlage aufgeschlossen. Mit dem Lastverteiler vom örtlichen Stromversorger haben wir ein Schaltgespräch geführt, da wir zwingend die Querkupplung Netzseitig schließen mussten.

Da der Trafo 2 einen bedenklich niedrigen Ölstand aufwies haben wir nach dem Betriebsmittelwechsel diesen gleich Freigabebereit gemacht Und alles ordnungsgemäß im Schaltbuch dokumentiert.

Jetzt, zwei Wochen danach wurde ich und mein Kumpel zum Schulleiter zitiert. Neben der Ethik Lehrerin (sie meinte, wir hätten sie hinters Licht geführt) war auch ein falscher Elektriker anwesend. Er behauptete wegen unseres Frewels sei der Trafo bzw. das Öl Übergegekocht. Und gegenüber erklärte er, er sei "Elektromeister". Wir haben das überprüft und festgestellt dass er kein Elektriker ist, sondern Inhaber eines Gewebes "Kabelverlegung im Hochbau" ist. Er verfügt nachweislich über KEINEN Abschluss welcher als Elektrofachkraft qualifiziert. Er ist Koch!

Wie können wir den Herrn am besten belangen?

Der Schulleiter meinte zu uns wir sollen es nicht mehr machen, sonst wird es "herb".

Schule, Hochspannung, Lehrer, Trafo, Handwerkskammer

Hochspannungsleitung über Haus und Garten?

Hallo,

ich bin 24 und habe mich jetzt mittlerweile mehr mit Elektrosmog beschäftigt. Unser Haus seit der Kindheit liegt genau neben einem Strommasten. Er steht sogar direkt im Garten vom Nachbar, aber zu unserem Zaun hin. Unser Trampolin im Garten steht ca 5m vom Masten weg und ist direkt unter der Hochspannungsleitung. Auch ca 50 andere Häuser in unserem Dorf sind unter oder neben der Leitung. Der Sportplatz ist ebenso direkt darunter. Manchmal, wenn die Torhüter den Ball ausschießen, da landet er auf der Stromleitung und prallt davon ab, sodass es Schiedsrichterball gibt... Nach 2-3 Artikel, die ich über Hochspannungsleitungen gelesen habe frage ich mich, wie das sein darf? Es heißt sogar, dass man mindestens 150-200m entfernt wohnen soll, da ab diesem Abstand das Feld so stark abgenommen hat, dass es nichts mehr ausmachen sollte... Aber wir wohnen unterhalb dieser Leitung... Wenn wir Mittagessen, dann essen wir quasi 10 Meter vom Strommasten entfernt...

Ich weiß auch nicht, ob es Einbildung ist. Aber ich merke schon sehr lange Zeit, dass ich immer gestresst bin, obwohl alles gut läuft und ich entspannt lebe. Jetzt nach diesen Artikeln merke ich richtig, wie ich den Druck im Körper spüre. Wir bekommen auch sehr oft Stromschläge im Haus, speziell auf der Couch. Da hat sich mein Brüder vor Jahren schon immer aufgeregt, da er es nie verstand, wieso neben unserem Haus ein solcher Masten stehen darf....

Das Schlimme ist, dass mir mein Vater unser Haus vererben will. Ich will aber niemals unter dieser Hochspannung leben... Oder ist es doch nicht so schlimm? Es gibt ja leider kaum Studien zu Hochspannungsleitungen...

Vielleicht hat jemand Fakten und Erfahrungen :) Ich bedanke mich!

Gesundheit, Stress, Hochspannung, Spannung, Strahlung, Physik, elektromagnetische Strahlung, Feldstärke, Stromleitung

Gleichrichter für 65kHz HF Hochspannung bis 20KV?

Moin Leute ,

Ich habe eine Vorschaltung für einen Teslatrafo gebaut die noch nicht ganz fertig ist . Ich bin soweit dass ich als Versorgung Einen HF Wechselrichter gebaut habe (Frequenzgenerator -Frequenzverstärker dann zur Halbbrücke mit IRFP460er und auch der HF Hochspannungstrafo ist selbst gebaut . An einem am Ausgang Gleichgerichtetem und geglättetem Stelltrafo kann ich die Leistung einstellen . Den Ausgang des HF Trafos kann ich kurzschließen und es wird nur noch ein Kleiner Strom verbraucht . Darauf lege ich wert ,weil Die Funkenstrecke später auch periodisch kurzschließt . Nun habe ich aber ein Problem mit der Gleichrichtung .

Es kommen raus : bis 20000 volt bei 65 KHz und 800 Watt etwa ,also richtig Dampf .Jedoch Hällt kein Gleichrichter lang Durch . Ich habe es mit ner Kaskade versucht die nur eine stufe hat und aus vielen Dioden 4kv 200mA mit Ausgleichswiederständen besteht . 6 in reihe und das ganze 4 mal parallel .Konnis unter 1nF . Das ding wird schnell heiß und die leistung die gefressen wird steht in keiner Relation zum Ausgang am Teslatrafo . Ich habe mir 20 KV 2A Einphasendioden gekauft und eine als Gleichrichter genommen . Das Ergebnis war wesentlich besser . Kaum verbrauch und viel mehr Power am Teslatrafo Ausgang ,aber auch diese ging kaputt . Dann eine Reihenschaltung aus VS-HFA 15TB60 ultrafast mit ausgleichswiederständen 4 Megaohm parallel zu jeder . Es geht aber sie werden schnell warm .

Woran liegt es dass immer so viel Leistung am Gleichrichter verloren geht ?

Bei 60 KHz muss ultrafst doch reichen oder ? 15 Ampere können sie schalten das ist 100 mal mehr als ich brauche und ich habe die Spannung der Reihenschaltung nicht überschritten .

Kann mir jemand sagen was ich falsch mache ,welche dioden ich nehmen sollte . Hyperfast sogar? Hat jemand mit ähnlichem Erfahrung? Ich hänge schon ewig an dem Problem rum . Irgendwie muss man das doch gleichrichten Können .....

Ich würde mich freuen wenn jemand sich meldet der was weiß . Sonnst probiere ich es mit ner Reihenschaltung aus 40stück 600 Volt 15A hyperfastdioden Plus ausgleichswiederstände . Aber das käme sehr Teuer .....

Freizeit, Technik, Elektronik, Hochspannung, Physik, Technologie, Teslaspule, Auto und Motorrad

Tesla Spule - Theorie: Resonanzgesetze, Schwingkreise, Skin-Effekt?!

Hi alle zusammen,

In nächster Zeit muss ich vor meiner Klasse im Physik Unterricht einen Vortrag über den Tesla Transformator halten.

Ich habe hierbei allerdings noch ein paar Verständnis Probleme weil ich mich noch nie SO intensiv mit dem Thema Hochfrequenz/ Hochspannung/ Schwingkreise etc. etc. auseinandergesetzt habe.

Faszinierend fand ich das Thema zwar schon immer, allerdings beschäftigt man sich selbst im Schulunterricht nicht so sehr mit der Materie, wie ich es hierfür machen muss.

Ich habe die Thematik soweit herausgearbeitet, allerdings verstehe ich einige Punkte noch nicht so ganz.

Zum ersten wäre da das Resonanzgesetz zur Transformation der Spannung. Ich habe gelesen das es etwas mit einem schwingenden System zu tun hat. (in der Elektrotechnik kurz und vereinfacht gesagt Kondensator (spannung) und Spule (strom), wenn Strom=max => Spannung=0; Spannung= max => Strom=0 vollständiger Energieausgleich?!)

Als weiteres ist mir noch unklar wieso die Funken aus dem Toroid für Menschen unbedenklich sind.

Jedes kleine Kind weiß schließlich, dass Hochspannung lebensgefährlich ist, Hochfrequenz soll nicht viel gesünder sein. Ich habe zu dem Zusammenhang bis jetzt nur etwas zum Skin-Effekt gelesen, was ich aber weder verstehe noch dass ich hierbei einen Zusammenhang zu den Tesla Funken sehe.

Lange Rede kurzer Sinn:

** Frage Nummer 1: was genau sind Resonanzgesetze (und wie genau haben sie mit schwingenden Systemen zu tun) und was ist eine Resonanzfrequenz?

Frage Nummer 2: Warum sind die Funken unbedenklich? **

Bevor mir irgendetwas unterstellt wird:

Wenn ich nach der Schädlichkeit der Funken google, finde ich höchstens Seiten auf denen mir gesagt wird dass die Funkenstrecke gefährlich ist (weiß ich bereits).

Wenn ich nach Resonanzgesetzen google finde ich nur Seiten die mir aussehen als wären sie entweder von Sekten oder von Selbsthilfegruppen, haben aber absolut NICHTS mit Elektrotechnik zu tun.

Wenn sich hier also irgendjemand mit der Thematik auskennt und mir helfen kann sie zu verstehen wäre ich sehr dankbar :)

Grüße

Hochspannung, Elektrotechnik, hochfrequenz, Physik, Tesla, Trafo, Transformator

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