BÀI 26 - SỰ NỞ VÌ NHIỆT

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Tháp Eiffel (hình 26.1) được xây dựng tại Paris (Pa-ri) nước Pháp, là một công trình kiến trúc nổi tiếng toàn cầu. Tháp được làm bằng sắt. Khi xây xong tháp cao 325 m. Vào mùa đông và mùa hè, tháp có chiều cao chênh lệch khoảng 17 cm. Vì sao lại xảy ra hiện tượng như vậy?

Đáp án chuẩn:

Hiện tượng chênh lệch chiều cao của Tháp Eiffel giữa mùa đông và mùa hè do sự co giãn của thép theo nhiệt độ. Vào mùa đông, nhiệt độ thấp làm thép co lại, giảm chiều cao tháp khoảng 17 cm. Ngược lại, vào mùa hè, nhiệt độ cao làm thép giãn nở, tăng chiều cao tháp.

I. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT RẮN 

Câu hỏi 1: Khi nhận thêm hay mất bớt năng lượng nhiệt, kích thước của vật thay đổi thế nào?

Đáp án chuẩn:

Khi nhận thêm hay mất bớt năng lượng nhiệt, kích thước của vật tăng khi nhiệt độ của vật tăng, giảm khi nhiệt độ của vật giảm.

Câu hỏi 2: Chiều cao của tháp Eiffel vào mùa đông hay mùa hè lớn hơn? Vì sao?

Đáp án chuẩn:

Chiều cao của tháp Eiffel vào mùa hè lớn hơn. Vì vào mùa hè, nhiệt độ cao hơn, vật liệu giãn nở và chiều cao của Tháp Eiffel tăng lên.

II. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT LỎNG VÀ CHẤT KHÍ

Câu hỏi 3: Chất lỏng và chất khí nở vì nhiệt như thế nào?

Đáp án chuẩn:

Chất lỏng và chất khí đều giãn nở khi nhiệt độ tăng, gọi là sự giãn nở nhiệt. Khi nhiệt độ tăng, các phân tử di chuyển nhanh hơn, tạo áp suất lên vách chứa, khiến chất này nở ra và thay đổi hình dạng, kích thước của vật chứa.

Luyện tập 1:  Chuẩn bị dụng cụ như hình 26.3, nếu đổ nước lạnh vào khay, hãy dự đoán sự thay đổi mực chất lỏng ở mỗi bình, sau đó làm thí nghiệm kiểm chứng dự đoán của em.

Đáp án chuẩn:

Mực nước trong chai nước sẽ giảm nhiều nhất, rượu sẽ giảm ít hơn nước, và dầu sẽ giảm ít nhất.

Câu hỏi 4: Dựa vào bảng 26.1, hãy nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất khí ở điều kiện áp suất không đổi.

Đáp án chuẩn:

Chất khí có thể nở rất nhiều, và khi nhiệt độ tăng lên đáng kể, chất khí có thể nở tới hàng trăm lần kích thước ban đầu của nó.

III. ỨNG DỤNG SỰ NỞ VÌ NHIỆT TRONG THỰC TIỄN

Luyện tập 2: Nêu một ví dụ về ứng dụng sự nở vì nhiệt của chất khí và giải thích.

Đáp án chuẩn:

Khinh khí cầu. Những chiếc khinh khí cầu có thể bay lên nhờ không khí khi được đốt nóng giãn nở ra. Khiến cho khinh khí cầu nhẹ hơn và có thể bay lên cao.

Luyện tập 3: Ở nhiệt độ bình thường khoảng 20^oC thanh băng kép có hình dạng thẳng như trong hình 26.5a.

• Nếu làm nóng thanh như ở hình 26.5b thì thanh thay đổi hình dạng như thế nào?
• Lắp thanh vào mạch điện hình 26.5c, sau đó làm nóng thanh thì có hiện tượng gì xảy ra?

Đáp án chuẩn:

Nếu làm nóng thanh như ở hình 26.5b thì thanh kim loại sẽ cong lên.

Lắp thanh vào mạch điện hình 26.5c, sau đó làm nóng thanh thì có hiện tượng băng kép cong về phía thanh nở ít hơn, vì vậy thanh kép được sử dụng để đóng ngắt tự động mạnh điện khi nhiệt độ thay đổi.

IV. TÁC HẠI CỦA SỰ NỞ VÌ NHIỆT

Vận dụng: Lọ thuỷ tinh có nắp xoay bằng sắt khi đề lâu ngày, rất khó dùng tay mở nắp. Nếu hơ nóng nắp sắt này rồi mới xoay thì xoay dễ dàng hơn. Giải thích vì sao?

Đáp án chuẩn:

Vì lọ và nắp được làm bằng hai loại vật liệu khác nhau, do đó chúng có hệ số giãn nở khác nhau. Vật liệu sắt sẽ giãn nở nhiều hơn thuỷ tinh khi được nhiệt lên, vì vậy khi bạn hơ nóng nắp sắt, nó sẽ giãn nở nhiều hơn lọ thuỷ tinh. Khi nắp sắt được giãn nở đủ, thì với lực xoay thường, nắp sẽ xoay dễ dàng hơn và dễ mở hơn.