Thermodynamique et énergie · GCSE Physique Thème 3

Simulateur de dilatation thermique et de thermostat à bilame

Simuler la dilatation thermique et les bandes bimétalliques: le coefficient de dilatation différentiel se pliant vers le métal à faible expansion, le changement automatique de thermostat et les circuits d'alarme incendie.

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Dérivés vivants
Mode projecteur
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Calcul local · Privé

Étape de simulation 3D● 60 FPS

Régime:

Préréglages et pièges communs :

Contrôles des paramètres

Température de fonctionnement T

°C

Expansion du métal A (Brass)

×10⁻⁶/K

Expansion du métal B (Invar/Iron)

×10⁻⁶/K

Longueur initiale de la bande L0

Dérivations et métriques en direct

Déflection de la pointe

Contact État du commutateur

Rayon de courbure R

Orientation de la flexion

Calcul de la formule en temps réel

Formule de calcul: --

Substitution: --

Régime : --

Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde

Problème travaillé

Problème : Un rail en acier de 100m posé à -10°C fait face à 40°C en été (α = 1,2*10^-5 /°C). Trouvez l'étirement thermique et l'écart d'articulation.

Dérivation étape par étape :

Δt = 50°C. Échelle ΔL = α * L * Δt = 1,2*10^-5 * 100 * 50 = 0,06m = 6cm. L'écart d'articulation doit dépasser 6cm.

Problème travaillé

Problème : Une bande bimétallique est faite de cuivre et de fer (le cuivre se développe davantage). De quel côté se penche-t-il quand il est chauffé ? Quand est-ce que c'est refroidi ?

Dérivation étape par étape :

Chaud : virages vers le côté fer (fer concave à l'intérieur). Refroidie : virages vers le côté cuivre (contrats de cuivre plus).

Feuille de travail et problèmes de pratique

Q1. Variante 1: Quel principe régit les thermomètres liquides? Pourquoi l'eau ne peut-elle pas être utilisée comme fluide thermométrique?

Q2. Variante 2: Pourquoi les oléoducs à vapeur longs sont-ils périodiques? Ω- en forme (fer à cheval) Des boucles d'expansion ?

Q3. Variante 3: Pourquoi les lignes électriques saignent-elles en été et se resserrent-elles en hiver? Quelle prudence les lignistes doivent - ils faire en période estivale?

Foire aux questions et idées fausses

Pourquoi la densité maximale de l'eau à 4°C est-elle vitale pour la survie hivernale des poissons d'eau douce?

4°C d'eau dense coule au fond du lac tandis que 0°C de glace flotte sur le dessus comme une couverture isolante, gardant le fond du lac stablement à 4°C.

Pourquoi les joints de relief d'expansion de l'asphalte sont-ils coupés en autoroutes en béton toutes les douzaines de mètres?

Empêche le flambement de la route ! Sans fentes d'expansion, la chaleur solaire estivale intense étend le béton jusqu'à ce que les dalles se bouclent violemment et se brisent.

Comment les alarmes d'incendie et les dispositifs MEMS mettent-ils en œuvre des bandes bimétalliques?

La chaleur d'incendie ambiante boucle le faisceau bimétallique à travers une ouverture de contact, déclenchant des sirènes d'alarme; dans MEMS, la dilatation différentielle incline les micromiroirs.

Si une règle en acier étalonnée à 0°C est utilisée dans une canicule de 40°C, la lecture est-elle erre-t-elle élevée ou faible?

Je lis LOW ! La règle en acier s'étend thermiquement, l'espacement millimètre marque plus loin, donc moins d'unités s'étendent sur l'objet mesuré.