نبذة تعريفية عن جهاز “الثِّرْموسْتَات” ومبدأ عمله

1995 موسوعة الكويت العلمية للأطفال الجزء السادس

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

جهاز الثرموستات أدوات الفيزياء

الثِّرْموسْتات وسيلة آلية لتنظيم درجة الحرارة أو التحكّمِ فيها داخل حيز مغلق.

وأكثر أجهزة الثرموستات استخداماً يتكون من صفيحة مزدوجة من شريحتين رقيقتين ملتصقتين، إحداهما من النُّحاس الأصفر والأخرى من الصُّلب، تكون على شكل شريط مستقيم أو على شكل جزء من دائرة.

ويعمل هذا الثرموستات كمفتاح في دائرة كهربائية، ويُقفل ويُفتح بطريقة آلية.

 

فالثلّاجة مثلاً حينما توصَّل بمصدر التيار العام، يُسمع صوتُ محركها، وعندئذ يبدأ عمل الثلاجة في التبريد.

ومع انخفاض درجة الحرارة في داخلها ينكمش النحاس الأصفر في الثرموستات بمقدار أكبر من الصلب.

ويقل انحناء الصفيحة المزدوجة فيتحرك الطرف الحر لها مبتعداً عن نقطة الاتصال بالدائرة الكهربائية، فيتم فتحُ الدائرة الكهربائية (أي فصلُها) ويتوقف محرك الثلاجة عن العمل.

 

وعندما ترتفع درجة الحرارة داخل الثلاجة يتمدد النحاس الأصفر بمقدار أكبر من الصلب فيزداد انحناء الصفيحة المزدوجة ويتحرك الطرف الحر لها مقترباً من نقطة الاتصال.

وعندما يتم تلامسها تُقْفَلُ الدائرة الكهربائية فيبدأ محرك الثلاجة في العمل من جديد، ويسمع صوت المحرك. وهكذا يعمل الثرموستات على تنظيم درجة الحرارة داخل الثلاجة فلا تنخفض عن حد معين ولا ترتفع عن قيمة معينة.

وتطبَّق نفس الفكرة في حالة الأفران الكهربائية والسخانات وأجهزة الكي الكهربائية مع فارق بسيط هو أن منظم درجات الحرارة أو الثرموستات يفتح الدائرة الكهربية عندما ترتفع درجة الحرارة عن حد معين، ويقفلها عندما تنخفض عن حد آخر.

 

وثَمة طراز آخر من أجهزة الثرموستات، ذلك المستخدم في أفران الطهي التي تَستخدم الغاز.

ويتكون من أنبوبة مُجوفة من النحاس الأصفر بداخلها ساق رفيعة من الصلب وهما مثبتتان معاً من طرف واحد هو الطرف البعيد.

بينما يُثبَّت الطرف القريب للأنبوبة بمصدر التغذية بالغاز وتوضح الأنبوبة بمحتوياتها داخل الفرن وَزِرِّ التحكم خارجه.

 

وعندما ترتفع درجة الفرن إلى الدرجة المطلوبة والتي تم ضبطها باستخدام زرِّ التحكم، تتمدد أنبوبة النحاس الأصفر بمقدار أكبر من ساق الصلب، فتجذب ساقُ الصلب الصِّمامَ في الاتجاه الذي يَقطعُ فيه سريانَ الغاز إلى الموقد، فينطفئ اللهب.

وعندما تنخفض درجة الحرارة داخل الفرن عن حد معين تنكمش أنبوبة النحاس الأصفر بمقدار أكبر من ساق الصلب، فتدفع ساق الصلب الصمام في اتجاه يسمح بمرور الغاز إلى الموقد، فيشتعل من جديد من جهاز الإشعال الذاتي (وهو شعلة صغيرة دائمة).

وهكذا يعمل الثرموستات على التحكم في درجة الحرارة داخل الفرن.

 

ويوجد نوع ثالث من أجهزة الثرموستات يستخدم في أنظمة تبريد محركات السيارات. فمحرك السيارة ترتفع درجة حرارته عند تشغيله، ويتطلب هذا تبريدَه.

ويتم التبريد عن طريق مرور ماء في أنابيب حول مجموعة المحرك، وبذلك ترتفع درجة حرارة الماء ذاته، وعندئذ يُسمح للماء بالمرور في المِشْعاع (الرادياتير)، حيث يتم تبريده بالهواء، بمساعدة المروحة المُثَّبتة بجواره.

لكنَّ التبريد الشديد ليس مطلوباً عند بدء الحركة، ولهذا يوضع ثرموستات بين مجموعة المحرك، والمشعاع يعمل على عدم تدفق الماء إلى المشعاع إلا إذا ارتفعت درجة الحرارة عن حد معين.

 

وهذا الثرموستات عبارة عن صمام على هيئة وعاء معدني خفَيف، له جُدران متعَرجة ومملوء بسائل مناسب. ويظل الصمام في موضعه في درجات الحرارة المنخفضة، ولا يسمح للماء بالمرور إلى المشعاع.

وعندما ترتفع درجة الحرارة يتمدد السائل، ويدفع السائل المتمدِّدُ الصمامَ إلى الخارج، وعندئذ يُسمح للماء الساخن بالمرور إلى المشعاع، فيتم تبريده ومروره على المحرك. وبالتالي يعمل هذا الثرموستات على تنظيم درجة حرارة مجموعة محرك السيارة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]