ملتقى الفيزيائيين العرب - الثرموستات الكهربائية

الترموستات أداة تساعد على التحكُّم في درجة حرارة منطقة مغلقة أو جهاز، ويعرف بالمثبت الآلي لدرجة الحرارة. وتستخدم الترموستات في كثير من المعدات مثل مكيفات الهواء والسخانات والبطانيات الكهربائية والأفران الكهربائية والبرادات (الثلاجات).
يتم ضبط الترموستات، لتحفظ منطقة، أو جهازًا، في درجة حرارة معينة. فهي تقيس تغيرات درجة الحرارة، وتتحكم آليًا في وحدة التسخين أو التبريد في الجهاز المستخدم. فمثلاً تقوم الترموستات في نظام التدفئة المنزلية، بتشغيل الغلاية إذا انخفضت درجة الحرارة إلى أقل من المستوى المطلوب، وتوقفها إذا وصلت درجة الحرارة إلى المستوى المطلوب.
كيف تعمل الترموستات
تتمدد غالبية الفلزات والسوائل والغازات عندما تزيد درجة حرارتها، وتنكمش عندما تنقص درجة حرارتها. وتستخدم بعض أنواع الترموستات هذا التمدد والانكماش لقياس درجة الحرارة والتحكم فيها.
ومعظم أنواع الترموستات المستخدمة في السخانات المنزلية ومكيفات الهواء بها شريط ثنائي الفلز يتحسس التغيرات في درجة الحرارة. ويتكون هذا الشريط الرقيق، من فلزين مثبتين معًا. وعندما ترتفع درجة الحرارة يتمدد كل فلز بنسبة مختلفة، فيتسبب ذلك في انحناء الشريط. وعندما تنخفض درجة الحرارة ينكمش الفلزان بدرجات غير متساوية. هذه التأثيرات، تجعل الشريط ينحني في الاتجاه المعاكس. وهذا الانحناء، هو الذي يفتح أويغلق الدائرة الكهربائية التي تتحكم في جهاز التسخين، أو التبريد. وفي بعض أنواع الترموستات يسبب انحناء الشريط إمالة بُصيلة مملوءة بالزئبق. وعندما تميل البصيلة، فإنها تكمل الدائرة الكهربائية، أو تقطعها.
http://up102.arabsh.com/my/933e6d0.gif
كيف يعمل الترموستات المنزلي عندما تنخفض درجة الحرارة، ينحل الشريط ثنائي الفلز. ويجعل هذا نقطة من الزئبق تغلق الدائرة الكهربائية وتشغل نظام التدفئة. وعندما ترتفع درجة الحرارة إلى المستوى المطلوب، يلتف الشريط ويقطع الزئبق الدائرة الكهربائية لإيقاف نظام التدفئة.
وتستخدم بعض أنواع الترموستات تمدد غاز أو سائل، أو انكماشه، للتحكم في جهاز التسخين أو التبريد.
وتستخدم بعض الأنواع الأخرى نبائط كهربائية أو كشافات الأشعة تحت الحمراء لتحسس تغيرات درجة الحرارة.
تقوم معظم الترموستات بتشغيل أجهزة التسخين والتبريد تشغيلاً كاملاً، أو إيقافها إيقافًا كاملاً. ولكن بعضها يستخدم طريقة تسمى التحكم التناسبي.
ومثل هذه الترموستات تقيس الفرق بين درجة الحرارة الحقيقية، ودرجة الحرارة المطلوبة، ثم تقوم بتغيير كمية التسخين، أو التبريد، بنسبة الفرق بين درجتي الحرارة. يوفر الترموستات ذو التحكم التناسبي درجة حرارة ثابتة إلى حد كبير. وهي تستخدم في الصناعة، وفي الأبحاث العلمية، للتحكم في درجة الحرارة، لإجراء عمليات كيميائية معينة.
الاستخـــــــــــــــدامــــــــــــــــــات
تساعد الترموستات، التي تنظم أجهزة تكييف الهواء، وأجهزة التدفئة، في المنازل والمباني الأخرى، في الحفاظ على درجة حرارة الهواء، ليكون مريحًا لأي نشاط. وتستخدم بعض المصانع الترموستات للتحكم بدقة في درجة الحرارة المطلوبة، لصنع منتجات معينة، أو للتجارب العلمية. وتساعد الترموستات على إبقاء الثلاجات، وأجهزة التجميد، عند درجة الحرارة اللازمة لحفظ الطعام من الفساد. كما أنها تتحكم في درجات حرارة الأفران المنزلية والأفران الصناعية المستخدمة في صنع منتجات مثل الطوب والفولاذ. وفي المنازل تستخدم الترموستات في المكواة، وفي سخانات المياه، وأجهزة تدفئة أحواض السمك.
كذلك تتحكم الترموستات في انسياب الماء، في أنظمة التبريد بالسيارة. فعندما تصل درجة حرارة الماء إلى حد معين تقوم الترموستات بفتح صمام، مما يسمح للماء بالدوران خلال خزان التبريد، وخلال الدثار المائي، الذي يحيط بالمحرك.