جامدات وقتی گرم می شوند گسترش می یابند. مقداری که یک نمونه جامد با افزایش دما گسترش می یابد به اندازه نمونه ، ماده ای که از آن ساخته شده و میزان افزایش دما بستگی دارد. فرمول زیر گسترش خطی با تغییر دما را نشان می دهد:

جایی که،

l = طول مواد بعد از گرم شدن

l0 = طول اصلی مواد

α = ضریب انبساط خطی

ΔT = تغییر دما

در اینجا مقادیر معمولی α برای فلزات معمول آورده شده است:

  • Aluminum = 25 × ۱۰−۶ per degree C
  • Copper = 16.6 × ۱۰−۶ per degree C
  • Iron = 12 × ۱۰−۶ per degree C
  • Tin = 20 × ۱۰−۶ per degree C
  • Titanium = 8.5 × ۱۰−۶ per degree C

همانطور که مشاهده می کنید مقادیر مربوط به α کاملاً ناچیز است. این بدان معنی است که میزان انبساط (یا انقباض) برای تغییرات دمای متوسط ​​تقریباً بسیار اندک است برای دیدن اگر اندازه نمونه (l0) بسیار زیاد باشد. ما می توانیم به راحتی اثرات انبساط حرارتی در سازه هایی مانند پل ها را ببینیم ، که در آن اتصالات انبساط باید در طرح گنجانیده شوند تا از بروز مشکلات جدی به دلیل تغییر در دمای محیط جلوگیری شود.

با این حال ، برای یک نمونه اندازه دست شما تغییر طول از یک روز سرد به یک روز گرم میکروسکوپی خواهد بود. یکی از راه های تقویت حرکت ناشی از انبساط حرارتی پیوند دو نوار فلزات غیر متفاوتی مانند مس و آهن است. اگر ما می خواهیم دو نوار مس و آهن به اندازه مساوی برداریم ، آنها را به صورت کنار هم قرار دهیم و سپس هر دو آنها را به دمای بالاتر حرارت دهیم ، خواهیم دید که نوار مس کمی بیشتر از نوار آهن طول دارد:

ترمومتر بی متال

اگر این دو نوار فلز را به هم بچسبانیم ، این رشد دیفرانسیل منجر به یک حرکت خمشی خواهد شد که بیش از گسترش خطی است. این دستگاه نوار دو فلزی نامیده می شود:

ترمومتر بی متال

این حرکت خمشی به اندازه کافی قابل ملاحظه است تا بتواند یک مکانیسم اشاره گر را فعال کند ، سوئیچ الکترومکانیکی را فعال کند یا تعداد دیگری از کارهای مکانیکی دیگر را انجام دهد ، این امر یک عنصر سنجش اولیه بسیار ساده و مفید برای دما است.

شکل: یک سیم پیچ دو فلزی از یک دماسنج با گرم کردن فندک و در صورت برداشتن فندک ، به گرما از یک فندک واکنش نشان می دهد. ترموستات خانگی قدیمی اغلب از این اصل برای نشان دادن دمای اتاق و نیز برای فعال کردن سوئیچ های برقی برای کنترل دمای اتاق استفاده می کردند. واحدهای بخاری برقی آب گرم هنوز از این نوع دستگاه (معمولاً به صورت دیسک محدب بی فلزی محدب) برای حس کردن شرایط بیش از حد دما استفاده می کنند و در صورت دمای بیش از حد مجاز از پیش تنظیم شده ، به طور خودکار برق را به بخاری خاموش می کنند.

ترمومتر بی متال

شکل: یک سیم پیچ دو فلزی از یک دماسنج با گرم کردن فندک و در صورت برداشتن فندک ، به گرما از یک فندک واکنش نشان می دهد. ترموستات خانگی قدیمی اغلب از این اصل برای نشان دادن دمای اتاق و نیز برای فعال کردن سوئیچ های برقی برای کنترل دمای اتاق استفاده می کردند. واحدهای بخاری برقی آب گرم هنوز از این نوع دستگاه (معمولاً به صورت دیسک محدب بی فلزی محدب) برای حس کردن شرایط بیش از حد دما استفاده می کنند و در صورت دمای بیش از حد مجاز از پیش تنظیم شده ، به طور خودکار برق را به بخاری خاموش می کنند.

سنج درجه حرارت نوار دو فلزی

اگر یک نوار دو فلزی به طول طولانی پیچ خورده باشد ، هنگام گرم شدن ، تمایل به پیچ و تاب خوردن نخواهد داشت. این حرکت پیچ خورده ممکن است برای هدایت مستقیم سوزن سنج دما استفاده شود. این اصل عامل دما است که در عکس زیر نشان داده شده است:

ترمومتر بی متال