Bimetal

Pokus číslo: 2021

  • Cíl pokusu

    Cílem pokusu je ukázat, jak se chová bimetal při změně teploty.

  • Teorie

    Teplotní roztažnost

    Teplotní roztažnost je vlastnost většiny látek. Při zvyšování teploty se rozměry většiny materiálů zvětšují a při snižování teploty se jejich rozměry zmenšují. Tuto vlastnost využíváme u bimetalu.

    Bimetal

    Bimetal, neboli dvojkov, je tvořen dvěma různými kovy, které jsou navzájem pevně spojeny. Tyto kovy musí mít různou teplotní roztažnost. Pokud má bimetal tvar pásku, bude se při změně teploty ohýbat.

    Při určité teplotě, při níž byly pásky spojeny, mají stejnou délku a bimetal je rovný.

    Dojde-li ke zvýšení teploty, rozměry obou kovů se zvětší o různou hodnotu, v důsledku čehož dojde k ohybu bimetalu. Při snížování teploty na původní se bimetal bude opět narovnávat.

    Budeme-li bimetal naopak ochlazovat, budou se pásky zkracovat, ale o různou hodnotu a bimetal se bude opět ohýbat, a to na opačnou stranu než při ohřívání.

    Využití bimetalu

    Bimetal se využívá například jako teploměr, elektromechanický termostat (například v žehličkách nebo v přímotopech), nebo je součástí elektrického jističe.

    Výpočet délek kovových pásků v závislosti na teplotě najdete zde: Bimetal.

  • Pomůcky

    • bimetal

    • držák na bimetal (po zahřátí bude mít bimetal vysokou teplotu a v ruce bychom jej neudrželi)

    • svíčka

    • zapalovač

    • led

    Obr. 1: Pomůcky
  • Postup

    1. Umístíme bimetal do držáku.

    2. Asi 2-3 cm pod bimetal položíme svíčku.

    3. Svíčku zapálíme a pozorujeme, jak se bimetal ohýbá.

    4. Po chvíli dáme svíčku pryč a pozorujeme bimetal, který se tentokrát narovnává.

    5. Po narovnání bimetal zchladíme dvěma kostkami ledu.

    6. Pozorujeme, že se nyní bimetal ohýbá na opačnou stranu, než při zahřívání.

    Obr. 2: Rovný a ohnutý bimetal
  • Výsledek pozorování

    Při zahřívání se bimetal ohýbá.

    Když bimetal přestaneme zahřívat, začne jeho teplota klesat a bimetal se bude postupně narovnávat.

    Ochladíme–li bimetal ledem, ohýbá se na opačnou stranu než při zahřívání.

  • Metodické poznámky

    Pásek s vlastností bimetalu si můžeme vyrobit doma. Potřebujeme k tomu nůžky, lepidlo, kousek papíru a kousek alobalu o stejné velikosti.

    Papír s alobalem slepíme dohromady a zatížíme. Počkáme, až lepidlo zaschne, a vystřihneme obdélníkový proužek. Ohřejeme-li náš "bimetal" nad svíčkou, bude se proužek alobalu prodlužovat více než proužek papíru a "bimetal" se bude ohýbat.

    Obr. 3: Bimetal z alobalu a papíru
Typ pokusu: kvalitativní
Věková skupina: od 2. stupně základní školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: do 3 minut
Pokus je zachycen na videu
Původní zdroj: Svoboda, E. a kol.: Pokusy z fyziky na střední škole 2. Prometheus,
Praha 1997
×Původní zdroj: Svoboda, E. a kol.: Pokusy z fyziky na střední škole 2. Prometheus, Praha 1997