Путешествуя на поезде, мы слышим характерный стук вагонных колес. Причину стука легко определить, если внимательно присмотреться к рельсам железнодорожных путей. Рельсы не соприкасаются друг с другом торцами, между ними расстояние несколько миллиметров. Достаточно было бы соединить концы рельсор. сваркой, и поезда перестали бы стучать. Но тогда были бы крушения поездов из-за искривления рельсов и трещин в них. Причина этого в линейной расширяемости стали под воздействием изменений температуры.

Все металлы сжимаются при охлаждении и удлиняются при нагреве. Железнодорожный рельс длиной 30 метров при изменении температуры от — 20 до + 30°С удлиняется на 17 миллиметров. Так что если бы железнодорожный путь, например, между Варшавой и Познанью был проложен из сплошных (предположим, сваренных) кусков рельса и если бы в Варшаве рельс был закреплен в одном месте, то в Познани он летом окажется на 170 метров длинее, чем зимой. А если бы начало и конец рельса прикрепить соответственно в Варшаве и Познани к неподвижным бетонным фундаментам, в мороз сжатие рельса деформировало бы кривизну дуг пути. Поэтому рельсы не должны соприкасаться, чтобы промежутки между торцами позволили рельсу сжиматься или расширяться в зависимости от изменений температуры.

Физическое явление линейной расширяемости металлов под воздействием изменений температуры используется в технике для создания полезных устройств (например, в регуляторе температуры электроутюга, в автоматическом прерывателе указателей поворота в автомобиле, в электрических предохранителях и т.п.). И хотя все металлы при нагреве удлиняются линейно, но их величина удлинения — разная. Чтобы в этом убедиться, сделаем простой опыт. Отрежем две полоски одинаковой длины (рис. А): одну из медного, а вторую из цинкового листа. Нагреем их до одной и той же температуры. Обратите внимание – цинковая полоска длиннее, чем медная (см. рис.).

А теперь медную и цинковую полоски одинаковой длины соединим клепксй так. как показано на рисунках В и D. Склепанную пластинку подогреем над газовой горелкой. Цинковая пластинка станет больше медной и “короткая” пластинка из меди вызовет дуговой изгиб всей “двухслойной” пластинки (как показано на рисунке С). Если эту пластинку заморозить в холодильнике, она самопроизвольно изсгнется в противоположную сторону.

Пластинку из двух металлов в технике называют биметаллом.
Свойство биметалла самопроизвольно изгибаться под воздействием температурных изменений предлагай использовать для изготовления комнатного термометра. Из медной и’ цинковой пластинок толщиной примерно 0,5 миллиметра вырежем две одинаковые полоски размером, указанным на рисунке D. Сложим их. а по середине ширины высверлим на равных расстояниях друг от друга девять отверстий для заклепок. (Заклепки можно сделать из маленьких гвоздиков с обрубленной шляпкой). Старательно склепав биметаллическую пластинку, высверлим на ее левом конце четыре отверстия для винтов или гвоздиков (показано на рисунке). Левый конец пластинки — примерно 22 миллиметра — загнем вниз под прямым углом (рис. С). Правый конец — вверх, как показано на рисунке Е. На правом же конце высверлим небольшое отверстие для петли из крепкой нити.

Вид смонтированного термометра спереди показан на рисунке 3 (см. рис.).
Из фанеры вырежем прямоугольник размерами примерно 140 х 80 мм. Эта стенка 2 прибита к горизонтальному бруску 10 (размерами 80x30x30). С левой стороны к бруску 10 прибьем левый конец 11 биметаллической пластинки. Из тонкого листа (например, из консервной банки) вырежем стрелку 3 шириной 8 мм и длиной 146 мм, выгибая правую ее часть в форме буквы U; это объясняют рисунки I и К. Сзади в стенку 2 забьем гвоздь 5, он станет осью стрелки 3. На расстоянии 6 мм от оси 5 в стенках стрелки высверлим отверстия, в которые вставим чеку 4. сделанную из канцелярской скрепки. Петля из крепкой нити 8 служит для соединения конца биметалла 9 с чекой 4 и стрелкой 3. Последняя должна быть сбалансирована так, чтобы самопроизвольно поднималась вверх. Для этого нужно нагрузить правую от оси 5 часть стрелки. В модели, послужившей для настоящего описания, в правую часть стрелки вставлен винт 6 (МЗ х 30). Гайка 7, взятая от спицы мотоцикла, служит для точного регулирования показаний – термометра. Можно нагрузить правую часть стрелки иначе, например, прикрепив грузик из олова или свинца.

Стрелка 3 должна легко, без заеданий, “ходить” на оси 5. С этой целью с двух сторон стрелки вставляем на ось 5 шайбы (рисунок I) и предохранительное кольцо 12, вырезанное и: резины или кожи.

Во время привинчивания (или прибивания гвоздями) конца 11 биметалла к бруску 10 (рисунок К), брусок V. конец следует смазать эпоксидным клеем.
Прикрепленная биметаллическая пластинка должна быть немного отогнута вверх (рисунок Н). Подгибая ее, установим стрелку посередине шкалы, которую приготовим заранее Шкалу в градусах Цельсия начертим на куске картона 1 и приклеем к стенке 2. Положение делений на шкале устанавливается по другому термометру. Можно сделать и по-другому — собранный термометр „заморозить” в холодильнике и обозначить сначала „нуль” шкалы, а затем, например, комнатную температуру + 20СС. Уже это позволит нанести деления на шкалу. Старательно сделанный термометр действует надежно, показывая температуру с точностью до 1°С.

АДАМ СЛОДОВЫЙ
Журнал “Горизонты техники для детей” № 3-86г.