Помните, как в фильме «Мимино» один грузин мерял кепку «аэродром», и ему казалось, что она маловата. Тогда Валико аргументированно разрешил все сомнения: «Летам все тела расщиряются. Зимой как раз будет», — и я отчётливо помню свой детский когнитивный диссонанс: ведь расширяться должна была бы и кепка тоже! :) Позже я понял, что если это и так, то материалы кепки и головы разные, и расширяются они по-разному.
Вот и в термометрах биметаллическая пластина, это две разнородные пластины соединённые вместе. Например, стальная и латунная или латунная и медная и т.д.
Если такую пластину нагреть, то её поведёт. А при остывании она должна вернуться в исходное состояние. Вы видели как ведёт сырые доски при высыхании? Вот как-то не кажется, что из них можно сделать точный гигрометр для измерения влажности. Я специально беру утрированный пример, чтобы была понятна идея. (С металлами и температурой дела обстоят гораздо лучше, чем с древесиной и влажностью).
С какими проблемами сталкиваются инженеры придумывая биметаллические термометры:
1) Тепловое расширение металла это очень маленькие изменения размеров, а именно они и измеряются. Значит для увеличения точности и чувствительности пластина должна быть длинной. (Длинная пластина в целом согнётся заметнее, чем короткая)
2) Трудно нагреть длинную пластину равномерно. Значит надо свернуть в пружинку. Нагрели, пружинка развернулась. Можно измерять угол поворота а не изгиба. Кстати, угол поворота удобно и на стрелку прибора сразу вывести!
3) Но свёрнутая в спираль или пружину пластина немного ухудшает точность, так как при этом растёт нелинейность показаний. На низких температурах одна цена деления, на высоких - другая.
4) Как выбрать материалы? С одной стороны надо брать два сплава с наибольшей разницей коэффициентов теплового расширения, а с другой — нельзя, чтобы между сплавами возникал гальванический потенциал, иначе срок службы будет невысоким из-за коррозии. А может изоляцию между пластинами положить?
5) Как защитить биметаллическую пластину от коррозии? Может сделать прибор вакуумным? Другие проблемы...
Есть биметаллические термометры разного класса точности. Но погрешность измерения у них исчисляется как правило в единицах градусов. Они точнее на низких температурах и больше врут на высоких. Кроме того они довольно инерционны. Это черепахи в мире термометров.
Тем не менее они находят своё применение: температура за окном, вода в трубах и т.п. В каждом электрическом утюге или чайнике есть по выключателю с биметаллической пластиной, а чаще по два: один на отключение нагрева, и ещё один предохранительный, чтобы корпус не расплавился при критическом перегреве.