المزدوج الحراري وتطبيقاته - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

المزدوج الحراري تطبيقات التمدد الحراري تتمدد المواد المختلفة بمعدلات مختلفة، كما أشير إليها بمعاملات التمدد المختلفة الموضحة في الجدول 2-1. وعلى المهندسين الأخذ بعين الاعتبار معدلات التمدد المختلفة هذه عند تصميم المباني. فمثلاً تستخدم القضبان الفولاذية غالباً لتقوية الأسمنت؛ لذا يجب أن يكون للفولاذ والأسمنت معامل التمدد نفسه، وإذا لم يكن كذلك فإن المبنى سيتصدع في الأيام الحارة. وبطريقة مماثلة، يكون على طبيب الأسنان استخدام المواد التي يحشو بها الأسنان بحيث تتمدد وتتقلص بالمعدل نفسه لتبقى مينا الأسنان. إن المعدلات المتباينة للتمدد لها تطبيقات مهمة؛ فمثلاً يستفيد المهندسون من هذه الاختلافات في صنع أداة مفيدة تُسمى المزدوج الحراري، وهي عبارة عن شريحة ثنائية الفلز تستخدم في منظمات الحرارة (أجهزة الثرموستات). يتكون المزدوج الحراري من شريحتين من فلزين مختلفين، ملحومتين أو مثبتتين إحداهما إلى جوار الأخرى، وتكون إحداهما عادة من النحاس الأصفر، والأخرى من الحديد، وعند تسخينهما يتمدد النحاس الأصفر أكثر من الحديد. وعندما يُسخن الشريط الثنائي الفلز (النحاس الأصفر والحديد)، يصبح جزء النحاس أطول من جزء الحديد، ونتيجة لذلك ينحني الشريط الثنائي الفلز بحيث يكون النحاس في السطح الخارجي للمنحنى، وعندما يبرد ينحني في الاتجاه العكسي، حيث يكون النحاس في الجزء الداخلي للمنحنى. يُركب الشريط الثنائي الفلز في منظم الحرارة (الترموستات) في أجهزة التدفئة المنزلية، كما في الشكل 22-1، بحيث ينحني في اتجاه نقطة التوصيل الكهربائي عندما تبرد الغرفة؛ فينخفض درجة حرارة الغرفة أقل من درجة الحرارة المحددة في جهاز الثرموستات ينحني الشريط الثنائي الفلز بمقدار يكون كافياً لإحداث توصيل كهربائي مع المفتاح يُشغل المسخن، وحينما تصل درجة حرارة الغرفة إلى درجة الحرارة المحددة في جهاز الثرموستات تفتح الدائرة الكهربائية، ويتوقف المسخن عن العمل. أما في أجهزة التبريد فيصمم الشريط الثنائي الفلز بحيث ينحني لإحداث توصيل كهربائي يشغل المبرد إذا ارتفعت درجة الحرارة إلى حد معين في جهاز الثرموستات، وعندما تنخفض الحرارة عن حد معين ينحني في الاتجاه المعاكس، فيوقف عمل المبرد. --- SECTION: الشكل ٢٢-١ --- الشكل ٢٢-١ في منظم الحرارة (الترموستات) المبين هنا، يتحكم شريط حلزوني الشكل مصنوع من فلزين (مزدوج حراري) في تدفق الزئبق لفتح الدوائر الكهربائية وإغلاقها. 42 وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 --- VISUAL CONTEXT --- **FIGURE**: المزدوج الحراري / الشكل ٢٢-١ في منظم الحرارة (الترموستات) Description: An image showing the internal mechanism of a thermostat. It features a coiled bimetallic strip, labeled 'المزدوج الحراري' (bimetallic strip), which is central to the device's operation. An arrow points to the outer part of the coil with the label 'LONGER', indicating its expansion. Below the coil, there is a temperature setting dial with visible numerical markings for 60, 70, 80, and 90 degrees. Electrical contacts are visible, one connected to the bimetallic coil and another fixed, designed to open or close an electrical circuit. The caption mentions 'تدفق الزئبق' (mercury flow), implying the presence of a mercury switch, though the mercury itself is not distinctly visible. The figure illustrates how the thermal expansion of the bimetallic strip is utilized to control heating or cooling systems by making or breaking electrical connections based on temperature changes. Key Values: Temperature settings: 60, 70, 80, 90 Context: This figure demonstrates the practical application of thermal expansion in a bimetallic strip thermostat, explaining how it regulates temperature by controlling electrical circuits for heating or cooling systems.