Наиболее используемые устройства - жидкостные термометры (Рис. 1 слева). В них жидкость залита в колбу, а шкалой является тонкая трубка. Если для измерения низких температур используют спиртовый термометр (до -70°С), то для более высоких - ртутные. Недостатком таких термометров является низкая прочность стеклянных колб.
В быту также используются и механические термометры. (Рис. 1 справа) В их основе лежит биметаллическая спираль на конце которой закреплена стрелка. Здесь использовано свойство, что у различных материалов разные коэффициенты линейного расширения. Изготовленная сразу из двух слоев металлов при нагревании начинает изгибаться.
Ещё шире биметаллические пластины используются в устройствах для регулировки (поддержания постоянной) температуры. Это регуляторы температуры, например, в электроутюгах. Изгибаясь биметаллическая пластина соединяет контакты электрической цепи. Такой же эффект использован в автоматах тока в бытовой электросети. (рис. 2 слева). Проходящий по цепи ток нагревает биметаллическую пластину установленную в механизм с пружиной, который отключает подачу электричества в цепь. Включить такой автомат можно только после его охлаждения.
И, конечно, все мы постоянно пользуемся холодильниками и, иногда, электропечами. В них используются сильфонные механизмы. (Рис. 2 -справа). Запаянная длинная трубка с жидкостью соединена с гибкой коробкой (сильфоном), изменение размеров которой и приводит к замыканию электроконтактов.
Особая проблема температурного расширения метала ощущается на железнодорожных путях. (Рис. 3). Но вместо устройства стыков примерно через 25 м применяют в местах соединений рельсов длиной 1000 и более метров конструктивное решение - температурный компенсатор.
В машиностроении температурное расширение применяется при горячем прессовании. Например, при соединении колесной пары для поездов. Отверстие в ободе колеса делается незначительно, но меньше диаметра оси. Затем обод нагревают до высокой температуры и быстро прессуют в него "холодную" ось. Соединение получается очень надёжным.
Объяснение:
Мощность бытового прибора:
P = I·U, где I - сила тока в цепи, А
U - напряжение в сети, В
Чем больше мощность прибора, тем больший ток через него протекает. В бытовой электросети установлено значение напряжения 220 В.
Так, при мощности, например, электрочайника в 2200 Вт, в его цепи протекает ток 10 А.
Провода с большим поперечным сечением имеют меньшее сопротивление, исходя из формулы:
R = ρL/S, где ρ - удельное сопротивление материала провода
(для меди ρ = 0,017 Ом·мм²/м)
L - длина провода, м
S - площадь поперечного сечения, мм²
Согласно закону Джоуля-Ленца, теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через проводник:
Q = I²Rt, где I - сила тока в проводнике, А
R - сопротивление проводника, Ом
t - время прохождения тока через проводник, с
Поэтому провод с меньшим сопротивлением меньше нагревается при прохождении через него электрического тока. Соответственно, меньше шансов, что у провода раньше времени нарушится изоляция от систематического перегрева и произойдет короткое замыкание, которое может привести к пожару или к выходу из строя самого прибора.
Совсем тонкий провод при достаточной мощности прибора вообще перегореть, что с успехом используется в предохранителях для ограничения силы тока в цепи.
