ترموستات
وقتی دو تیغه فلزی با جنس های مختلف را مطابق شكل زیر به هم جوش داده یا پرچ كنیم یك ترموستات ساخته می‌شود.
اگر در شكل بالا ضریب انبساط طولی فلز پایینی بیشتر باشد در اثر گرم شدن ترموستات چه اتفاقی میافتد؟
برای پاسخ سؤال بالا توجّه شما را به دو فیلم زیر جلب مینماییم.
| فیلم 1 | فیلم 2 |
علت انحنای ترموستات این است كه وقتی دو تیغه فلزی با جنس های مختلف را به هم پرچ میكنیم در اثر تغییر دما، تیغهها به میزان‌های مختلف تغییر طول می‌یابند. بنابراین مجموعه نمیتواند مستقیم باشد و در نتیجه منحنی می‌شود.
اگر تیغهها را گرم كنیم (یعنی دمای تیغهها افزایش یابد) انحنای مجموعه به صورتی می‌شود تا جسمی كه بلندتر می‌شود (ضریب انبساط طولی بیشتری دارد) در لایه بیرونی انحنا قرار گیرد.
اگر تیغهها سرد شوند ( یعنی دمای تیغهها كاهش یابد. ) انحنای مجموعه به صورتی می‌شود تا جسمی كه كوتاه تر می‌شود ( آن جسمی كه ضریب انبساط طولی بزرگتری دارد. ) در لایه داخلی انحنا قرار بگیرد.
با توجّه به فیلم زیر به سؤال پایین جواب دهید.
برای مشاهده فیلم کلیک کنید.
در شكل زیر چند ترموستات را مشاهده می‌كنید. به دقت به آن ها توجّه كنید. به نظر شما ضریب انبساط كدام فلز در این مجموعه بیشتر است؟
مداری بسازید كه در آن یك لامپ، یك باتری و ترموستات طوری استفاده شود كه وقتی ترموستات را گرم كنیم مدار وصل شده و لامپ روشن شود؟
راه حل و پاسخ:
با توجّه به دو عكس زیر مشاهده می‌كنید كه وقتی ترموستات گرم می‌شود به سمت راست منحرف شده و مدار وصل می‌شود در این صورت لامپ روشن میگردد.
مدار معادلی را در تصویر زیر مشاهده می‌كنید.
برای بررسی بیشتر، به این فیلم توجّه كنید. برای مشاهده فیلم کلیک کنید.
در این قسمت توجه شما را به چند پرسش دیگر جلب میکنیم:
پرسش:
مداری طراحی كنید كه یك گرمكن الكتریكی را بعد از مدتی كه دما افزایش یافت، خاموش كند. (جریان را قطع كند).
راه حل و پاسخ:
با توجّه به شكل زیر ترموستات را طوری قرار میدهیم كه در حالت عادی مدار وصل باشد و فلزی كه ضریب انبساط طولی كمتری دارد در بالای ترموستات قرار گیرد.
حال وقتی كلید اصلی وصل شود جریان برقرار شده و گرمكن گرمای مورد نیاز را تأمین میكند. ترموستات هم گرم می‌شود و اگر دما به اندازه كافی زیاد شود آنگاه به سمت پایین خم می‌شود، پس مدار قطع میگردد و با سرد شدن ترموستات دوباره خم شدگی از بین میرود و مدار مجدداً وصل می‌شود.
پرسش:
همان طور كه قبلاً دیدید طرز كار یك نوع از دماسنج‌ها بر اساس افزایش طول یك میله در اثر افزایش دما بود. اكنون با دماسنج دیگری آشنا میشوید. به شكل زیر توجّه كنید. اساس كار آن چیست؟ (قسمت حلزونی یك نوار دو فلزی (ترموستاتی) است)
راه حل و پاسخ:
وقتی دمای نوار دو فلزی حلزونی تغییر یابد طول آن زیاد می‌شود. ولی افزایش طول هر دو نوار یكسان نخواهد بود. بنابراین انحنا در محل اتصال عقربه تغییر مییابد و نوك عقربه به سمت راست (به سمت عددهای بالاتر) منحرف می‌شود.
در تصویر زیر یك دماسنج صنعتی (مشابه دماسنج بالا) كه در گستره دمایی بین 60c تا 80c كار میكند، را میبینید.
مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
تنظیم: مریم فروزان کیا
