Bimetalla: Definitio Proprietates et Applicationes

Bimetal definitur ut objectum quod constat ex duobus distinctis metallis coniunctis per processum metallurgicum. Contra ligamina, quae sunt mixturae duorum vel plurium metallorum, bimetalla consistunt ex stratis diversorum metallorum quae retinent suas individuas proprietates. Bimetalla etiam dicuntur bimetallica producta vel bicomponentia materia.

Bimetalla characterizantur per duas distinctas zonas metallicas parentium metallorum, quae mechaniciter et electriciter operantur ut unum. Beneficium bimetallorum est potestas plene utilitatis optimarum qualitatum cuiusque metalli in uno solo producto. Exempli gratia, bimetalla possunt combinar fortitudinem unius metalli cum resistentia resistendi alterius, vel conductivitatem unius metalli cum economia alterius.

Bimetalla late usantur in variis industriis et applicationibus, sicut conductores electrici, contactus electrici, thermostatii, thermometri, dispositiva protectiva, horologii, nummi, lata, laminae, et plus. In hoc articulo explorabimus principium operativum, combinationes communes, et majores applicationes bimetallorum.

Quomodo bimetalla operantur?

Principium operativum bimetallorum fundatur in facto quod diversa metallum habent diversos coefficientes linearis expansionis thermalis (αL), quod significat quod expanduntur vel contrahuntur ad diversas velocitates quando calefaciuntur vel refrigerantur. Coefficientis linearis expansionis thermalis definitur ut fractio mutatio longitudinis per gradum mutationis temperature.

Ubi,

l est longitudo initialis objecti,

Δl est mutatio longitudinis,

Δt est mutatio temperature,

Unitas αL est per °C.

Bimetal constat ex duabus laminis duorum diversorum metallorum habentibus diversos coefficientes linearis expansionis thermalis, coniunctis longitudine. Bimetal ad temperaturam normalem ostenditur in figura infra.

Cum calefientur, expansiones in longitudine utriusque laminae metallicae sunt diversae. Hoc causat elementum bimetallicum curvare et arcum formare ita ut metallum cum maiore coefficiente linearis expansionis thermalis sit in parte externa arcus, et metallum cum minori coefficiente linearis expansionis thermalis sit in parte interna arcus ut in figura infra ostenditur.

Cum refrigerentur, elementum bimetallicum curvat et arcum format ita ut metallum cum minore coefficiente linearis expansionis thermalis sit in parte externa arcus, et metallum cum maiore coefficiente linearis expansionis thermalis sit in parte interna arcus ut in figura infra ostenditur.

Hoc phenomenon potest uti ad producendum utilem instrumentum pro detectando et mensurando mutationes temperature.

Quae sunt communes combinationes pro faciendo bimetallis?

Multae combinationes metallorum cum diversis coefficientibus linearis expansionis thermalis uti possunt ad formandum bimetalla. Quaedam de communi usu combinationes pro faciendo bimetallicis laminis enumerantur infra:

• Ferrum (altum αL) et nikel (bassum αL)

• Brass (altum αL) et ferrum (bassum αL)

• Cuprum (altum αL) et ferrum (bassum αL)

• Constantan (altum αL) et Invar (bassum αL)

Quae sunt maiores applicationes bimetallorum?

Bimetalla multas applicationes habent in variis campis. Quaedam de his enumerantur infra:

Thermostatii

Bimetalla valde utilia sunt pro faciendo thermostatii ad automaticam commutationem circuituum ad regulandum temperaturam certorum apparatorum sicut calefactores electricos, ferros electricos, refrigeratores, furnos electricos, etc. In quibusdam circuitibus, currentus transiens per thermostatum ipse producit calorem pro suo operatione.

Typicus thermostat bimetallicus pro hac operatione ostenditur in figura infra:

In operatione ut thermostat, unus extremus bimetalli est fixus et connectus ad fontem supplymenti. Alter extremus liber est ad movendum. Contactus electricus est adfixus ad extremum liberi bimetalli, qui movetur cum eius expansione et curvatura.

Ad temperaturam normalem, hic contactus mobilis contactum facit cum contactu fixo, ut in figura supra ostenditur. Cum calefitur, haec lamina bimetallica curvatur et disjungitur a contactu fixo, ut in figura infra ostenditur. Hoc aperit vel claudit circuitum secundum suum designum.

Cum refrixerit ad temperaturam normalem iterum, bimetal revertitur ad suam originalem formam et claudit vel aperit circuitum secundum suum designum.