- Mechero de gas
- Hielo
- Cintas bimetálicas formadas por la soldadura o unión de dos cintas de metales (dos aleaciones Fe-Ni con diferentes cantidades de Ni) con coeficientes de dilatación distintos
Una tira bimetálica consiste en la unión, a través de una de sus caras mediante una soldadura o bien con remaches, de dos cintas delgadas correspondientes a dos metales con coeficientes térmicos de dilatación diferentes, tales como latón, monel o acero, y una aleación de ferroníquel o invar. Aunque la dilatación de cada una de las tiras por separado cuando se calientan o se enfrían puede ser pequeña, a causa del bajo valor del coeficiente de dilatación de los metales (el coeficiente de dilatación lineal es del orden de 10-5 K-1), la tira bimetálica que resulta de su unión tiene una respuesta más apreciable ante cambios en la temperatura del material. Ello es debido a que cuando la tira se calienta (enfría) uno de los metales se dilata (contrae) en mayor medida que el otro, de modo que aparece una curvatura en la tira bimetálica en el sentido del metal que menos se dilata (contrae) (ver figura 1A). La magnitud de la curvatura es proporcional al cambio de temperatura producido, con lo que este elemento bimetálico puede usarse para el diseño de termómetros uniéndolo a un engranaje que mueva una aguja situada sobre una esfera graduada que debe calibrarse adecuadamente (ver figura 1B).
El termostato es una aplicación práctica de este fenómeno. Las expansiones y las contracciones de una bobina bimetálica (normalmente dispuesta en forma espiral) abren y cierran un circuito eléctrico que pone en marcha o detiene un sistema de calefacción o refrigeración, un horno, una tostadora, por ejemplo, o cualquier otro dispositivo eléctrico.
de una cinta bimetálica en un termostato.
termostato de un horno.
Para la realización de la demostración, se usa una tira bimetálica, inicialmente recta. Se calienta la tira con un mechero, y se observa cómo se curva por el calentamiento producido. También se puede estimar con una regla la curvatura producida y a partir de ella hacer una estimación de la temperatura que alcanza la tira, teniendo en cuenta que la eficiencia de curvatura de las tiras bimetálicas de la demostración es de 0,45 mm/ºC y partiendo de la temperatura ambiente medida con un termómetro.
Las cintas bimetálicas usadas son de una aleación de Fe-Ni con diferentes cantidades de Ni, y de dimensiones 150 mm x 25 mm x 0,3 mm. El intervalo de temperatura de trabajo es de -20ºC a 400ºC, y su eficiencia de curvatura de 0,45 mm/ºC.
Para la realización de la demostración también se puede usar un pequeño secador doméstico, en lugar de un mechero, aunque en este caso la curvatura observada es lógicamente menor.
Dejar pasar un tiempo prudencial después de su uso para evitar quemaduras.
