Οι θερμοστάτες – ή αλλιώς ρυθμιστές θερμοκρασίας – αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι κάθε οικιακού, επαγγελματικού, σταθερού ή κινούμενου, απλού συμβατικού ή σύνθετου έξυπνου συστήματος θέρμανσης και ψύξης.
Θερμοστάτες συναντάμε από τα καλοριφέρ ή τις σόμπες του σπιτιού μας μέχρι τα σκάφη διαστημικών αποστολών στο μακρινό διάστημα. Από το πλυντήριο του σπιτιού μας μέχρι τα πυρηνικά εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Λειτουργία του Θερμοστάτη
Το βασικό έργο των θερμοστατών και αυτό που τους κάνει πολύ σημαντικούς στη ζωή μας είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας :
-είτε του περιβάλλοντος χώρου μέσω ενός θερμαντικού ή ψυκτικού μέσου (π.χ. κλιματιστικό) ώστε να νοιώθουμε άνετα εμείς και οι γύρω μας,
-είτε διαφόρων χρήσιμων αντικειμένων, όπως πχ η μηχανή του αυτοκινήτου. Η ρύθμιση της θερμοκρασίας σε αντικείμενα όπως οι κινητήρες αυτοκινήτων είναι απαραίτητη για την εύρυθμη λειτουργία τους, αφού σε περίπτωση υπερθέρμανσης θα καταστραφούν.
Η λειτουργία του μηχανικού θερμοστάτη βασίζεται στις φυσικές ιδιότητες της θερμικής διαστολής και συστολής με τη βοήθεια της οποίας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα κλείνει και ανοίγει.
Ο τρόπος λειτουργίας του διμεταλλικού ελάσματος αποτελεί το πιο κλασικό παράδειγμα:
Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα ένας αισθητήρας (διμεταλλικό έλασμα) κρατάει το κύκλωμα κλειστό και συνεπώς ο ηλεκτρισμός ρέει ελεύθερα. Αν το έλασμα λυγίσει τότε το κύκλωμα ανοίγει και συνεπώς ο ηλεκτρισμός σταματά να ρέει.
Το έλασμα είναι κατασκευασμένο από δύο λωρίδες διαφορετικών μετάλλων κολλημμένες πολύ καλά μεταξύ τους : μία λωρίδα από χαλκό και μία λωρίδα από σίδηρο.
Ο βαθμός συστολής και διαστολής κάθε μετάλλου απέναντι στη θερμότητα (θερμική διαστολή) είναι διαφορετική. Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει την κίνηση των ατόμων του μετάλλου με αποτέλεσμα αυτά να καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο και άρα να διαστέλλεται το μέταλλο.
Επειδή όταν θερμανθεί ο σίδηρος διαστέλλεται λιγότερο από τον χαλκό το αποτέλεσμα θα είναι το έλασμα να λυγίσει προς την πλευρά του σιδήρου και άρα το κύκλωμα θα ανοίξει, με αποτέλεσμα να σταματήσει η ροή του ηλεκτρισμού.