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Wie funktioniert ein Bimetall?

Festkörper dehnen sich bei Erwärmung aus - wer kennt nicht Fotos von verbogenen Eisenbahnschienen und verunglückten Waggons. Dieser Effekt wird bei einem Bimetall geschickt ausgenutzt.

Eine Bimetallspirale dient der Temperaturmessung.
Eine Bimetallspirale dient der Temperaturmessung.

Zwei Metalle in inniger Verbindung - das Bimetall

  • Tatsächlich ist beim Bimetall der Name Programm: Es entsteht durch Zusammenfügen (schrauben, löten, kleben etc.) zweier Metalle wie zum Beispiel Eisen und Messing. Die meisten Bimetalle sind längliche Streifen.
  • Erhitzt man einen solchen Streifen, dann dehnen sich die beiden Metalle aus. Aber: Die Längenausdehnung bei Temperaturerhöhung ist nicht gleich. So dehnt sich beispielsweise Messing mehr als Eisen. Physikalisch gesprochen hat Messing einen höheren Längenausdehnungskoeffizienten.
  • So kommt es, dass sich der Bimetallstreifen krümmt, denn das Messing benötigt einfach mehr Platz als der Eisenanteil.

Spielerei oder alltagstaugliches Phänomen?

  • Auf den ersten Blick könnte man solch einen krummen Streifen tatsächlich für eine Art akademische Spielerei halten - ein schöner Schauversuch eben. Dennoch hat der kleine Streifen zahllose Anwendungen im Alltag gefunden.
  • Je krummer, desto wärmer: Bimetallstreifen eignen sich, mit einer geeigneten Anzeige und geeichter Skala versehen, als Thermometer. Ist das Thermometer durchsichtig, können Sie den Streifen als Wicklung in der Mitte erkennen.
  • Kein Bügeleisen ohne Thermostat: Ist die gewünschte Temperatur erreicht, dann schaltet der gekrümmte Bimetallstreifen im Thermostat die Heizung (sprich: die Stromzufuhr) ab. Der Streifen dient hier als Schalter.
  • Mit Bimetallen auf der sicheren Seite: Auch viele andere Sicherheitsaspekte, die von der Temperatur abhängen, können in einfacher Weise mit einem Bimetallstreifen bewältigt werden. Hierzu gehören Ventile, Sicherungskästen oder auch Kaffeemaschinen, Toaster bzw. Wasserkocher, die sich nach Erreichen einer bestimmten Temperatur selbsttätig abschalten.
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