Bài giảng bài sự nở vì nhiệt của vật rắn vật lý 10 (3)

Vật lý 10
Bài 36



Tháp Eiffel có thể lớn lên được không ?

Các phép đo vào ngày 1/1/1890 và
1/7/1890 cho thấy, trong vòng 6 tháng
tháp đã cao thêm 10 cm.


Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
a. Tiến hành thí nghiệm:
• Mục đích :
Thí nghiệm khảo sát sự nở dài của vật rắn. (Khảo
Đồng hồ
sát sự thay đổi chiều dài của vật rắnNhiệt
khi kế
nhiệt độ của micromet
nó thay đổi).
• Dụng cụ :
-Thanh đồng
- Bình chứa nước kín có 2 van
- Nước nóng
- Nhiệt kế
- Đồng hồ micrômét (đo l ).

Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm: Nhiệt kế
a. Tiến hành thí nghiệm:
• Mục đích :
• Dụng cụ :
• Tiến hành :
ll0= l – l0

l0 = 500 mm
tl0= t – t0
t0 = 200C

l

Đồng hồ
micromet


Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
Nhiệt độ ban đầu:t0 = 200C.
a. Tiến hành thí nghiệm : Độ dài ban đầu: l0 = 500 mm.
• Mục đích :
t
l
• Dụng cụ :
l
α

=
• Tiến hành :
(0C) (mm)
l0. t
• Kết quả :
-5
30
0,25 1,67.10
1   2   3   4   5

1

-5
5
1,65.10

40
0,33
2
5
1
  1,65.10 K
-5


50
0,41
1,64.10
3
  5%; 

 1 60 0,49
1,63.10
5
 4 -5

      0,08.10 ( K )

  (1,65  0,08).10 K
5

1

70

0,58

 5 -5
1,66.10


Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
a. Tiến hành thí nghiệm :
b. Nhận xét :
• Hệ số α có giá trị không đổi. Như vậy ta có thể viết :
l  l 0 t  l 0 t  t 0 

Hay :

l
 t  
l0

Với:  : độ nở dài tỉ đối.
l = l – l0 : độ nở dài của vật rắn (m).
t = t – t0 : độ tăng nhiệt độ của vật rắn ( 0C ).
l0 : chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t0 (m).
l: chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t (m).


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


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
Thanh
nhôm
khác nhau

ta thu được kết quả tương tự, nhưng hệ số α
có giá trị thay đổi phụ thuộc chất liệu của vật rắn.


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  l  l 0  l 0 t  l 0 t  t 0 

Trong đó:

 : gọi là hệ số nở dài của vật rắn ( 1/K hay K-1 )
l: chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t (m).
l0 : chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t0 (m).


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:
α = l
Câu C2:
saodàingười
ta
Vì hệ Tại
số nở
của Inva
l0. làm
tnhỏ, khi
l thì kích thước
độ lớn
chính
nhiệt
độthước
quá
Nếu t
=không
1 thìđoα
=
xácthực
bằngtếhợp
của thước
không
lkim
0 đổi.
Như vậyInva
hệ số
dài của
thanh rắn có

mànở
không
phải
trị số bằng
độthép
giãnthường
tỉ đối của
bằng
? thanh rắn
khi nhiệt độ của nó tăng thêm một độ.

Hệ số nở dài của một số
chất rắn

Chất liệu α (K-1)
Nhôm
Đồng đỏ
Sắt, thép
Inva (Ni-Fe)
Thủy tinh
Thạch anh

24.10-6
17.10-6
11.10-6
0,9.10-6
9.10-6
0,6.10-6

Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
Quả
qua quả
vòngcầu
tròn
Dùngcầu
lửachui
nunglọtnóng
Thả quả cầu xuống vòng tròn

Như vậy, thể tích vật đã tăng lên khi nhiệt độ của
vật rắn tăng lên


Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI



Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
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  V  V0  V0 t  V0 t  t 0 
Trong đó: t = t –t0 : độ tăng nhiệt độ ( 0C)
V0 : thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t0 ( m3 )
V : thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t ( m3 )
V = V –V0 : độ nở khối của vật rắn ( m3)
  3 : hệ số nở khối của vật rắn (1/K hay K-1)


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI
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.


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI
III. ỨNG DỤNG

Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI
III. ỨNG DỤNG
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.


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI
III. ỨNG DỤNG
- Khắc
tác dụng
có hại
của ta
sự phải
nở vìdùng

nhiệt:thép
làm cho
Khi phục
xây các
nhà lớn
người
và
các
rắnvìkhông
bị (là
cong
hoặc nứt
gãy
khinước
nhiệtvàđộcát,
bê vật
tông
Bêtông
ximăng
trộn
với
thay
sỏi)đổi.
nở vì nhiệt như thép. Nhờ đó mà các trụ
bị vật
nứtrắn
khiđểnhiệt
độ ngoài
- Bêtông
Lợi dụngcốt

sự thép
nở vìkhông
nhiệt của
lồng ghép
đai
trời
sắt
vàothay
các đổi.
bánh xe; chế tạo các ampe kế; chế tạo băng
kép dùng làm rơle điều nhiệt trong: bàn là, bếp điện…


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN

I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
Ứng dụng của băng kép
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI trong hoạt động của bàn là.
III. ỨNG DỤNG
Đèn báo điện

Tiếp điểm

Lá đồng

Lá thép

Băng kép

Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm:
2. Kết luận:
II. SỰ NỞ KHỐI
III. ỨNG DỤNG
Băng
képbăng
(gồmkép
haithẳng,
thanh mạch
kim loại
khác
nhau
đồng
Lúc đầu
điện
đóng,
đènnhư
sáng.
Khivàđã
thép
đượcbăng
tán chặt
vớilạinhau
) được
sử dụng
cácngắt

thiết
đủ nóng,
kép sát
cong
về phía
thanh
đồng ởlàm
bị
tự động
mạch
điện.đóng – ngắt mạch điện khi nhiệt độ thay đổi.


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
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.


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
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.


Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
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  t 0 
l  11.106.12,5.(50  15)  4,81.103 m