O‘bekiston respublikasi oliy va o‘rta maxsus ta’lim vazirligi

Issiqlikdan kengayish. Harorat ortishi bilan barcha qattiq obyektlarning hajmi ortadi, bu atomlar va molekulalarning tebranma harakati natijasida sodir bo‘ladi. Harorat oshganda atomlar o‘rtasidagi o‘rtacha masofa ortadi, bu butun qattiq jismning kengayishiga olib keladi. Har qanday chiziqli o‘lchamning o‘zgarishi (uzunlik, kenglik yoki balandlik) chiziqli kengayish deb ataladi. T₂ haroratda obyektning l₂ uzunligi T₁ haroratga mos keladigan l₁ boshlang‘ich uzunlikka quyidagi munosabat orqali bog‘lanadi:
(4.68)

Bunda a chiziqli kengayish koeffitsiyenti deb ataladi. Turli materiallar uchun uning qiymati bir xil emas. Bu koeffitsiyentni quyidagicha aniqlash mumkin:

a = (4.69)
bunda ∆T = . Issiqlikdan kengayishni yanada aniqroq qilib yuqori tartibli polinomlar yordamida tasvirlash mumkin:
+ +…], biroq amaliyotda chiziqli approksimatsiyalash odatda etarli bo‘ladi. Qat’iy qilib aytadigan bo‘lsak, a koeffitsiyent amaldagi haqiqiy haroratga bog‘liq bo‘ladi. Biroq amaliyotda aksariyat hollarda a ning kichik o‘zgarishlarini hisobga olmaslik mumkin. Izotrop materiallar deb ataluvchi materiallar uchun kengayish koeffitsiyentlari har qanday yo‘nalishda teng bo‘ladi. Obyektning maydoni va uning hajmining unchalik katta bo‘lmagan o‘zgarishini yuqori aniqlik darajasi bilan quyidagi ifoda yordamida ifodalash mumkin:
∆A = 2aA∆T (4.70)

∆V = 3aV∆T (4.71)

Issiqlikdan kengayish – juda foydali fizikaviy hodisa bo‘lib hisoblanadi, uning asosida ko‘plab datchiklar ishlab chiqilgan, ular yoki issiqlik energiyasini o‘lchaydi, yoki undan qo‘zg‘atish signali sifatida foydalanadi. Bir-biriga elimlangan X va Y plastinkalardan tashkil topgan ko‘p qatlamli strukturani ko‘rib
chiqamiz (4.23A- rasm). Plastinkalar bir xil qalinlik va yuza maydoniga va bir xil
qayishqoqlik moduliga ega, biroq a₁ va a₂ issiqlikdan kengayish koeffitsiyentlari har xil: a₁ > a₂. Plastinkalar chap tomondan tayanch devorga mahkamlangan. Plastinka qiziganda, ya’ni uning harorati T₁ dan T₂ ga o‘zgarganda X plastinka Y plastinkaga qarganda ko‘proq kengayadi. Ikkita plastinkaning mahkamlanish zonasi X plastinkaga bir tekis kengayish imkonini bermaydi, shu bilan birgalikda Y plastinkani uning a koeffitsiyentiga qaraganda ko‘proq kengayishga majbur qiladi. Bularning barchasi ichki kuchlanish vujudga kelishiga olib keladi, natijada struktura pastga qarab bukiladi. Bukilish radiusini quyidagi ifoda yordamida baholash mumkin:
r = (4.72)
Bukilish natijasida maksimal chetlashish konstruksiyaning erkin uchida kuzatiladi. Bu chetlashish harorat o‘zgarishining o‘lchovi bo‘lib xizmat qilishi mumkin. Kalibrlash haroratida struktura gorizontal holatni egallaydi deb faraz qilinadi, biroq bu har doim ham shunday bo‘lavermaydi, chunki kalibrlashda strukturaning formasi aniq vazifaning shartlari bilan belgilanadi. Amalda biometall struktura haroratni siljishga qayta shakllantirgich bo‘lib hisoblanadi.



4.23- rasm. A – ikki qatlamli strukturaning egilishi, B – harorat datchigi sifatida foydalaniladigan biometall spiral
Bunday qayta shakllantirgichlarning aksariyati temir-nikel-xrom qotishmalaridan biometall plastinkalar ko‘rinishida ishlanadi. Ular -75 ... +600 harorat daipazonida o‘zini yaxshi tomondan ko‘rsatgan. Biroq unchalik katta bo‘lmagan harorat o‘zgarishlarini o‘lchash uchun biometall plastinkalar to‘g‘ri kelmaydi, chunki juda katta bukilish radiusiga (bir necha metr) va shundan kelib chiqqan holda, strukturaning uchining juda kichik chetlashishiga ega bo‘ladi. Biometall plastinkaning uchining chetlashishini quyidagi formula yordamida aniqlash mumkin:
∆ = r (4.73)
Bu yerda r (4.73) tenglamadan topiladi, L esa plastinkaning uzunligiga mos keladi. Masalan, latun (a = 2010⁶) va xromdan (a = 610⁶) tayyorlangan, uzunligi L = 50 mm, qalinligi j = 1 mm bo‘lgan biometall plastinka uchun harorat 10 ga oshganda chetlashish ∆ = 0,26 mm ni tashkil qiladi. Bunday chetlashishni qurollanmagan ko‘z bilan sezish juda qiyin, shu sababli sanoat termometrlarida biometall plastinka spiral formasida ishlanadi (4.23B-rasm). Bu L uzunlikni anchagina oshirish, va shundan kelib chiqqan holda, ∆ chetlashish kattaligini ham oshirish imkonini beradi. Yuqorida keltirilgan misol uchun L = 200 mm bo‘lganda chetlashish 4,2 mm ga teng bo‘ladi, bu oldingi qiymatga qaraganda anchagina katta. Zamonaviy datchiklarda biometall strukturalar mikrotexnologiyalar uslublari bilan tayyorlanadi.