Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn

TRƯỜNG THPT DÂN LẬP
NGUYỄN THỆN THUẬT
KÍNH CHÀO QUÝ THẦY CÔ
ĐẾN DỰ GiỜ THĂM LỚP 10A3
Vì sao giữa các thanh ray phải để hở một khoảng ?
Bạn có tin tháp Epphen có thể lớn lên không?
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
a, Thí nghiệm :
1. Thí nghiệm:
- Nhiệt độ ban đầu to = 20(ºC)
- Chiều dài ban đầu là ℓo=500mm
b, Kết quả :
I. SỰ NỞ DÀI
1,67.10 -5
1,65.10 -5
1,64.10 -5
1,63.10 -5
1,66.10 -5
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
Với sai số 5% coi như α không thay đổi α = (1,65 0,08).10-5 K-1.
b, Kết quả :
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
- Từ biểu thức :
Với ε là độ nở dài tỉ đối của thanh đồng.
t = (t – t0) là độ tăng nhiệt độ của thanh đồng.
Hay :
b, Kết quả :
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
c) làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu khác nhau.
Kết quả thí nghiệm tương tự, nhưng hệ số α có giá trị thay đổi phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn.
b, Kết quả :
I. SỰ NỞ DÀI
2. Kết Luận:
- Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài.
- Độ nở dài l của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ t và độ dài ban đầu l0 của vật đó.
Trong đó:
l là độ nở dài
t là độ biến thiên nhiệt độ
 : hệ số nở dài ( 1/K hay K-1 ) phụ thuộc chất liệu của vật rắn
Hệ số nở dài của một số chất rắn :
Ví dụ: Một dây tải điện ở 20oC có độ dài 1800m. Hãy xác định độ dài của dây tải điện này khi nhiệt độ tăng lên đến 50oC về mùa hè. Cho biết hệ số nở dài của dây tải điện là α=11,5.10-6 K-1.
Tóm tắt:
t0=200C.
l0=1800m.
t=500C.
α=11,5.10-6 K-1
l =?

Giải:
Ta có Δl = l – lo= αloΔt
=11,5.10-6.1800.(50-20)
=0,621 (m).
Độ dài của dây tải điện khi nhiệt độ tăng lên đến 50 0C là :
l = l0 + Δl = 1800,62 m .

Sự nở khối: sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng
Độ nở khối: ΔV=V – Vo=βVoΔt (36.4)
β : là hệ số nở khối, phụ thuộc chất liệu của vật rắn, đơn vị 1/K hay K-1
β≈3α
II. SỰ NỞ KHỐI :
Sự nở vì nhệt đặc biệt của nước
Lưu ý: công thức ΔV=V – Vo=βVoΔt
cũng áp dụng được cho chất lỏng (trừ nước ở gần 40C)
Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: làm cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi
III. Ứng dụng :
- Giữa hai đầu thanh ray phải có khe hở
- Các ống kim loại dẫn hơi nóng hoặc nước nóng phải có đoạn uốn cong
Để khi ống bị nở dài thì đoạn cong này chỉ biến dạng mà không bị gãy
- Giữa các nhịp cầu có khoảng cách
Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: làm cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi
Ứng dụng sự nở vì nhiệt của các kim loại khác nhau để chế tạo băng kép, dùng làm rơ-le đóng ngắt mạch điện tự động hoặc dùng chế tạo ampe kế nhiệt, nhiệt kế kim loại ....
III. Ứng dụng :
Băng kép
Băng kép gồm 2 thanh kim loại khác nhau như đồng và thép được tán chặt sát với nhau. Ở nhiệt độ bình thường băng kép thẳng. Khi đốt nóng hay làm làm lạnh băng kép sẽ bị cong đi.
Thanh thép
Thanh đồng
Ứng dụng của băng kép :
dùng làm rơle nhiệt trong bàn là điện
 Câu 1 : Một lọ thuỷ tinh được đậy bằng nút thuỷ tinh. Nút bị kẹt. Hỏi phải mở nút bằng cách nào trong các cách sau đây?
A. Hơ nóng nút.
B. Hơ nóng cổ lọ.
C. Hơ nóng cả nút và cổ lọ.
D. Hơ nóng đáy lọ.

 Câu 2: Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi nung nóng một vật rắn?
A. Khối lượng của vật tăng.
B. Khối lượng của vật giảm.
C. Khối lượng riêng của vật tăng.
D. Khối lượng riêng của vật giảm.

Câu 3: Ở 15oC mỗi thanh ray của đường sắt dài 12,5m. Hỏi khe hở giữa hai thanh ray phải có độ rộng tối thiểu là bao nhiêu để các thanh ray không bị cong khi nhiệt độ tăng tới 50oC?
Câu 4: Nguyên tắc hoạt động của dụng cụ nào không liên quan đến sự nở dài vì nhiệt
Băng kép
Nhiệt kế kim loại
Đồng hồ bấm dây
Ampe kế nhiệt

Câu 5: Tại sao khi đổ nước sôi vào cốc thủy tinh thì cốc thủy tinh hay bị nứt vỡ, còn cốc thạch anh không bị nứt vỡ?
Vì cốc thạch anh có thành dày hơn
Vì cốc thạch anh có đáy dài hơn
Vì thạch anh cứng hơn thủy tinh
Vì thạch anh có hệ số nở khối nhỏ hơn thủy tinh

Mối liên hệ giữa α và β
β = 3α
Chứng minh
Xét một khối hình vuông ta có V=ℓ³
Suy ra: V ۪ (1+βt) = ℓ ۪³ (1+ αt)³
Do V ۪ = ℓ ۪³ => (1+βt) = (1+ αt)³
Do α rất nhỏ nên α³ càng nhỏ cho nên
nếu khai triển ta được:
β = 3α