Vì sao hai lớp kim loại ghép lại có thể làm kim nhiệt kế quay?
Khoa học tự nhiên 8 – phần Vật lý · Khám phá mở rộng
Hai kim loại liên kết với nhau có thể nở khác nhau khi nóng lên. Chúng không được tự do kéo dài riêng nên cả dải bị uốn; cơ cấu truyền chuyển động biến sự uốn ấy thành góc quay của kim. Đó là nguyên lí của nhiệt kế lưỡng kim.
Cùng nóng lên nhưng không muốn dài ra như nhau
Hãy hình dung hai lớp rất mỏng dính chặt suốt chiều dài. Nếu tách rời, khi tăng nhiệt độ một lớp có thể muốn dài thêm nhiều hơn lớp kia. Khi đã liên kết, sự khác nhau không biến mất: nó tạo ứng suất và độ cong. Trong mô hình đơn giản, lớp muốn nở nhiều nằm về phía ngoài đường cong.
Điều quan trọng không phải một lớp luôn nóng hơn lớp còn lại. Ngay cả khi cả hai đạt cùng nhiệt độ, tính giãn nở khác nhau vẫn tạo tác dụng.
Từ độ cong nhỏ đến một số đo nhìn thấy
Dải lưỡng kim có thể được cuộn để sự thay đổi hình dạng làm đầu cơ cấu xoay. Kim gắn với phần truyền động đi qua một mặt chia độ đã được hiệu chuẩn. Quan sát kim trên một nhiệt kế cơ cho ta thấy việc đo không nhất thiết phải kết thúc bằng tín hiệu điện.
Mặt số cũng không tự có ý nghĩa chỉ vì kim quay. Nhà chế tạo phải nối các vị trí với nhiệt độ tương ứng trong miền sử dụng của thiết bị. Thay cơ cấu hoặc làm nó biến dạng quá mức có thể làm số chỉ lệch.
Không cần pin vẫn cần thời gian
Bộ phận nhạy nhiệt phải nhận hoặc mất nhiệt để đạt trạng thái phù hợp với môi trường. Vì vậy kim không nhất thiết đổi tức thì khi vật cần đo đổi nhiệt độ. Cách đặt đầu đo, trao đổi nhiệt và hiệu chuẩn ảnh hưởng kết quả.
Một hiểu lầm khác là mọi nhiệt kế kim đều dùng lưỡng kim. Có thiết bị dùng áp suất hoặc cơ cấu khác. Cần biết cấu tạo của mẫu đang xét thay vì đoán từ hình mặt số.
Ghi nhớ: Hai lớp có thể cùng nhiệt độ nhưng muốn nở khác nhau. Liên kết buộc khác biệt ấy trở thành độ cong; mặt số biến chuyển động cơ học thành thông tin nhiệt độ.
Đọc thêm
- Van điều nhiệt của bộ sưởi nước nóng tự giảm dòng bằng cách nào?
- Chọn nhiệt kế phù hợp với vật cần đo