द्विधातु: परिभाषा संपत्तियाँ और अनुप्रयोग

एक बाइमेटल को दो अलग-अलग धातुओं से बना वस्तु के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो एक धातुरसायनीय प्रक्रिया द्वारा जोड़े गए होते हैं। एलोयों के विपरीत, जो दो या अधिक धातुओं के मिश्रण होते हैं, बाइमेटल में विभिन्न धातुओं की परतें होती हैं जो अपने व्यक्तिगत गुणों को बनाए रखती हैं। बाइमेटल को बाइमेटलिक उत्पाद या द्विघटक सामग्री भी कहा जा सकता है।

बाइमेटल में दो अलग-अलग धातु क्षेत्र होते हैं, जो यांत्रिक और विद्युतीय रूप से एक इकाई के रूप में काम करते हैं। बाइमेटल का फायदा यह है कि एक ही उत्पाद में प्रत्येक धातु के सर्वोत्तम गुणों का पूर्ण उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, बाइमेटल एक धातु की शक्ति को दूसरे धातु के विद्युत प्रतिरोधक्षमता के साथ या एक धातु की चालकता को दूसरे धातु की लागत-आभासीता के साथ जोड़ सकते हैं।

बाइमेटल का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों और अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे विद्युत चालक, विद्युत संपर्क, थर्मोस्टैट, थर्मोमीटर, सुरक्षा उपकरण, घड़ियाँ, सिक्के, कैन, छुरे, और अधिक। इस लेख में, हम बाइमेटल के कार्य सिद्धांत, सामान्य संयोजन, और प्रमुख अनुप्रयोगों का अध्ययन करेंगे।

बाइमेटल कैसे काम करते हैं?

बाइमेटल का कार्य सिद्धांत यह तथ्य पर आधारित है कि विभिन्न धातुओं के विभिन्न रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक (αL) होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे गर्म या ठंडे होने पर विभिन्न दरों पर फैलते या संकुचित होते हैं। रैखिक ऊष्मीय विस्तार का गुणांक तापमान परिवर्तन प्रति डिग्री पर लंबाई में परिवर्तन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

जहाँ,

l वस्तु की प्रारंभिक लंबाई है,

Δl लंबाई में परिवर्तन है,

Δt तापमान में परिवर्तन है,

αL की इकाई प्रति °C है।

एक बाइमेटल दो धातुओं की दो पट्टियों से बना होता है, जिनके रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक अलग-अलग होते हैं, जो लंबाई के अनुदिश जोड़े गए होते हैं। निम्नलिखित आकृति में सामान्य तापमान पर एक बाइमेटल दिखाया गया है।

गर्म होने पर, दोनों धातु पट्टियों की लंबाई में विस्तार अलग-अलग होता है। यह बाइमेटलिक तत्व को एक ऐसे चाप में मोड़ता है कि उच्च रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक वाली धातु चाप के बाहरी तरफ होती है, और कम रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक वाली धातु चाप के अंदरी तरफ होती है, जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।

ठंडा होने पर, बाइमेटलिक तत्व एक ऐसे चाप में मोड़ता है कि कम रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक वाली धातु चाप के बाहरी तरफ होती है, और उच्च रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक वाली धातु चाप के अंदरी तरफ होती है, जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।

उपरोक्त घटना का उपयोग तापमान के परिवर्तनों के पता लगाने और मापने के लिए एक उपयोगी उपकरण बनाने के लिए किया जा सकता है।

बाइमेटल बनाने के लिए कुछ सामान्य संयोजन क्या हैं?

बाइमेटल बनाने के लिए विभिन्न रैखिक ऊष्मीय विस्तार के गुणांक वाली धातुओं के कई संयोजनों का उपयोग किया जा सकता है। बाइमेटलिक पट्टियों बनाने के लिए कुछ आम रूप से उपयोग किए जाने वाले संयोजन निम्नलिखित हैं:

• लोहा (उच्च αL) और निकेल (कम αL)

• ब्रास (उच्च αL) और स्टील (कम αL)

• तांबा (उच्च αL) और लोहा (कम αL)

• कॉन्स्टांटन (उच्च αL) और इन्वर (कम αL)

बाइमेटल के कुछ प्रमुख अनुप्रयोग क्या हैं?

बाइमेटल विभिन्न क्षेत्रों में कई अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं। इनमें से कुछ निम्नलिखित हैं:

थर्मोस्टैट

बाइमेटल थर्मोस्टैट बनाने के लिए बहुत उपयोगी होते हैं, जो विद्युत वायर, विद्युत आयरन, रेफ्रिजरेटर, विद्युत ऑवन आदि जैसी कुछ उपकरणों के तापमान को नियंत्रित करने के लिए सर्किट को स्वचालित रूप से स्विच करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। कुछ सर्किटों में, थर्मोस्टैट से होकर गुजरने वाला