Что произойдет с биметаллической пластинкой, состоящей из меди и железа, если ее нагреть? Как изменится ее изогнутость?

Биметаллическая пластинка, состоящая из меди и железа, является примером устройства, способного использоваться для измерения или регулирования температуры. Она обладает свойством изменять свою форму при нагревании или охлаждении из-за различий в коэффициентах термического расширения у этих материалов.

Коэффициент термического расширения определяет изменение размеров материала при изменении его температуры. Биметаллическая пластинка, как уже упоминалось, состоит из меди и железа. Коэффициент термического расширения у этих материалов различается: коэффициент для меди больше, чем для железа.

Теперь рассмотрим, что произойдет с биметаллической пластинкой при ее нагреве. Пластинка будет расширяться из-за увеличения температуры. Однако, из-за различия в коэффициентах термического расширения, медь будет сильнее расширяться, чем железо. Это приведет к появлению напряжений между двумя слоями материала в пластинке.

Если железо является нижним слоем пластинки (в смысле расположения относительно центра или нижнего края), то изогнутость пластинки в результате нагрева будет направлена вниз. Это происходит из-за того, что медь расширяется больше железа, и ее поверхность становится длиннее по сравнению с поверхностью железа. Учитывая, что пластинка огибается во всех точках, изогнутость будет направлена в противоположную сторону, то есть вниз.

Используя таблицу с коэффициентами термического расширения различных материалов, можно уточнить значения коэффициентов для меди и железа и сравнить их. Например, коэффициент термического расширения для меди составляет около \(16.8 \times 10^{-6}\) K\(^{-1}\), а для железа около \(11.8 \times 10^{-6}\) K\(^{-1}\). Эти значения подтверждают разницу в коэффициентах и объясняют, почему пластинка будет изогнута вниз при нагреве.

Таким образом, при нагреве биметаллической пластинки, состоящей из меди и железа, ее изогнутость будет направлена вниз из-за различий в коэффициентах термического расширения у этих материалов.