Bài giảng Vật lí 10 - Bài học 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 10 - Bài học 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn

1. Tháp Epphen làm bằng théo cao 320m, do kỹ sư Epphen người Pháp thiết kế. Tháp được xây dựng vào năm 1889 tại quảng trường Mars, ở Paris (thủ đô nước Pháp). Các phép đo vào ngày 01/01/1890 và ngày 01/07/1890 cho thấy trong vòng 6 tháng tháp đã cao thêm 10 cm. Tháp Epphen
2. Bài 36
3. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm: • Mục đích : • Dụng cụ : Đồng hồ micromet -Thanh đồng Nhiệt kế - Bình chứa nước kín có 2 van - Nước nóng - Nhiệt kế - Đồng hồ micrômét (đo l ).
4. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN Đồng hồ I. SỰ NỞ DÀI micromet 1. Thí nghiệm: Nhiệt kế a. Tiến hành thí nghiệm: • Mục đích : • Dụng cụ : • Tiến hành : l 0= l – l0 l0 = 500 mm tl 0= t – t0 l 0 t0 = 20 C
5. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 0 1. Thí nghiệm: Nhiệt độ ban đầu:t0 = 20 C. a. Tiến hành thí nghiệm : Độ dài ban đầu: l0 = 500 mm. • Mục đích : t l • Dụng cụ : α l • Tiến hành : (0C) = (mm) l0. t • Kết quả : + + + + 30 0,25 1,67.10 -5 = 1 2 3 4 5 1 5 40 0,33 1,65.10 -5 = 1,65.10−5 K −1 2 -5  5%; = 50 0,41 1,64.10 3 -5 −5 −1 60 0,49 1,63.10  = 0,08.10 (K ) 4 -5 = (1,65 0,08).10−5 K −1 70 0,58 1,66.10 5
6. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : • Hệ số α có giá trị không đổi. Như vậy ta có thể viết : l = t =  l0  : độ nở dài tỉ đối. l = l – l0 : độ nở dài của vật rắn (m). 0 t = t – t0 : độ tăng nhiệt độ của vật rắn ( C ). l0 : chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t0 (m). l: chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t (m).
7. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác Thanh sắt
8. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác Làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu Thanhkhác nhaunhôm ta thu được kết quả tương tự, nhưng hệ số α có giá trị thay đổi phụ thuộc chất liệu của vật rắn.
9. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: Chất liệu α (K-1) Nhôm 24.10-6 Đồng đỏ 17.10-6 Sắt, thép 11.10-6 Inva (Ni-Fe) 0,9.10-6 Thủy tinh 9.10-6 Thạch anh 0,6.10-6
10. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác 2. Kết luận: • Sự nở dài là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng. • 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. l = l0 t = l0 (t − t0 ) Trong đó: : gọi là hệ số nở dài của vật rắn ( 1/K hay K-1 ) l = l0 (1+ t)
11. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác 2. Kết luận: Câu C2: α l Vì hệTạisốsaonởngdàiười=củata làmInva nhỏ, khi nhiệt độ không l0. t quá lớnthướcthì đkícho độthchính ướcl của thước thực tế không Nếu t = 1 thì α= xác bằng hợp kim đổi. l0 Như vậyInva hệ sốmà nởkhông dài củaphải thanh rắn có trị số bằngbằng độthépgiãnth tỉường đối của? thanh rắn khi nhiệt độ của nó tăng thêm một độ.
12. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: l Câu C2: α = l0. t l Nếu t = 1 thì α= l0 Như vậy hệ số nở dài của thanh rắn có trị số bằng độ giãn tỉ đối của thanh rắn khi nhiệt độ của nó tăng thêm một độ.
13. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN DùngQuả cầulửachuinunglọtnóngquaquảvòngcầutròn Thả quả cầu xuống vòng tròn Như vậy, thể tích vật đã tăng lên khi nhiệt độ của vật rắn tăng lên
14. II. SỰ NỞ KHỐI • Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng. • Độ nở khối của vật rắn (đồng chất, đẳng hướng) được xác định theo công thức: V = V0 t = V0 (t − t0 ) 0 Trong đó: t = t –t0 : độ tăng nhiệt độ ( C) 3 V0 : thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t0 ( m ) V : thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t ( m3 ) 3 V = V –V0 : độ nở khối của vật rắn ( m )  3 : hệ số nở khối của vật rắn (1/K hay K-1)
15. III. ỨNG DỤNG - Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt để các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi.
16. Ở đầu cán (chuôi) dao, liềm bằng gỗ, thường có một cái khâu bằng sắt dùng để giữ lưỡi dao, liềm. Tại sao khi lắp khâu người thợ rèn phải nung nóng khâu rồi mới tra vào cán ? Trả lời: Phải nung nóng khâu dao, liềm vì khi được nung nóng, khâu nở ra đẻ lắp vào cán, và khi khâu nguội đi co lại xiết chặt vào cán
17. Tại sao ở chỗ tiếp nối hai đầu thanh ray xe lửa lại có một khoảng hở ? Trả lời: Người ta đạt khe hở như vậy để khi trời nóng, đường ray nở dài ra do đó nếu không có khe hở, sự nở vì nhiệt của đường ray sẽ bị ngăn cản gây ra lực lớn làm cong đường ray.
18. ➢ 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
19. CỦNG CỐ Câu 1 : Tại sao khi đổ nước sôi vào trong cốc thủy tinh thì cốc thủy tinh hay bị nứt vỡ, còn cốc thạch anh không bị nứt vỡ ? A. Vì cốc thạch anh có thành dày hơn. B. Vì cốc thạch anh có đáy dày hơn. C. Vì cốc thạch anh cứng hơn thủy tinh. D. Vì thạch anh có hệ số nở khối nhỏ hơn thủy tinh.
20. CỦNG CỐ Câu 2: Một thanh thép ở 0oC có độ dài 0,5 m. Tính chiều dài của thanh thép ở 20oC. Biết hệ số nở dài của thép là 12.10-6 (K-1 ). A. 0,62 m. B. 0,50012 m. C. 0,512 m. D. Một kết quả khác.
21. CỦNG CỐ Câu 3: Ở 15oC mỗi thanh ray của đường dài 12,5 m. Hỏi khe hở giữa hai thanh ray phải có độ rộng tối thiểu bằng bao nhiêu để các thanh ray không bị cong khi nhiệt độ tăng tới 50oC ? Biết hệ số nở dài của sắt là 11.10-6 (K-1 ). Giải Độ nở dài của mỗi thanh ray bằng: l = l0 t = l0 (t − t0 ) l = 11.10−6.12,5.(50 −15) = 4,81.10−3 m