Bài 52. Sự nở vì nhiệt của vật rắn





Sự nở vì nhiệt: Khi nhiệt độ của vật
rắn tăng lên thì nói chung kích thước
của vật tăng lên. Đó là vì nhiệt.
Sự nở vì nhiệt được phân thành 2
loại: sự nở dài và sự nở thể tích.


Sự nở dài là sự tăng kích thước của vật rắn theo một phương đã chọn.
Xét sự nở dài của một thanh kim loại:

ℓ0

to (ºC) chiều dài thanh là ℓo

ℓ0

t (ºC) chiều dài thanh tăng thêm
lượng Δℓ

ℓ = ℓ +ℓ (1)
0

Kết quả của thí nghiệm cho biết Δℓ
Thế (2) vào (1), ta được: ℓ=

= αℓ0 (t-t0) (2).

ℓ0[1+ α(t-t0)]

Trong đó α là hệ số tỉ lệ, có đơn vị là K-1 (hoặc độ-1)
Hệ số nở dài α phụ thuộc vào bản chất của chất làm thanh.
Tham khảo các hệ số nở dài của 1 số chất rắn trong SGK/256

ℓ


Khi nhiệt độ tăng thì kích thước của vật rắn theo các
phương đều tăng lên theo định luật của sự nở dài, nên thể
tích của vật tăng lên. Đó là sự nở thể tích hay sự nở khối.
Gọi V0 là thể tích của vật ở nhiệt độ t0.
Khi nhiệt độ của vật tăng lên đến nhiệt độ t thì thể
tích của vật là: V = V0 [1 + β ( t – t0 )] hay V = V0(1 - βt)
Với β là hệ số nở thể tích hay hệ số nở khối, có đơn
vị là K-1 (hoặc độ-1).
Thực nghiệm cho thấy hệ số nở
khối của một chất xấp xỉ bằng 3 lần hệ số nở dài của
chính chất ấy, tức là: β = 3α.


Ví dụ 1: Sự nở dài


Một thanh sắt và một thanh kẽm dài
bằng nhau ở 00C. Ở 1000C thì chiều dài
2 thanh lệch nhau 1mm. Tìm chiều dài
mỗi thanh ở 00C và 1000C. Cho hệ số

nở dài của sắt và kẽm lần lượt là
αs = 11,4.10-6 K-1 và αK = 34.10-6 K-1


Giải
Sắt
Kẽm

00C

Sắt
Kẽm

l = 1mm

1000C

Chiều dài của t.sắt và t.kẽm ở 1000C:
lS = l0s(1 + αSt)
(1)
lK = l0k(1 + αKt)
(2)
(2) – (1) => lk – ls = l0K + l0K αKt - l0s - l0s αSt
=> lk – ls = l0(αKt - αSt)
1

(m)

=> ls =(α – α )t
k

s

1

= 2,26.10-3 = 442,478 (m) => lK = ls + 1 = 442,479

ls
1 + αst

ls = l0 (1 + αst) => l0 =

= 442 (m)


III. Hiện tượng nở vì nhiệt trong kĩ
thuật
Vật rắn khi nở ra hay co lại đều tạo nên một lực khá lớn tác dụng lên
vật khác tiếp xúc với nó. Do đó người ta phải chú ý đến sự nở vì nhiệt
trong kĩ thuật.
Ứng dụng sự nở vì nhiệt: tạo ra băng kép dùng làm rơle điều nhiệt
trong bàn là, bếp điện…


III. Hiện tượng nở vì nhiệt trong kĩ
thuật
Đề phòng tác hại của sự nở vì nhiệt:

Ta phải chọn các vật liệu có hệ số nở dài
như nhau khi hàn ghép các vật liệu khác nhau,
chẳng hạn như chế tạo đuôi bóng đèn điện.

Ta phải để khoảng hở giữa hai vật nối liền
nhau như chỗ nối hai đầu thanh ray đường sắt,
chỗ đầu chân cầu…
Ta phải tạo vòng uốn trên các ống dẫn dài
như ở đường ống dẫn khí hay dẫn chất lỏng.


CỦNG CỐ
Cho biết câu nào đúng, câu nào sai:
1/ Chất rắn nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi

Đ
S

2/ Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt giống nhau
3/ Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau

Đ
S
Đ

4/ Quả cầu nóng lên, thể tích quả cầu giảm
5/ Quả cầu lạnh đi, thể tích quả cầu giảm
6/ Quả cầu nóng lên, khối lượng của quả cầu
không thay đổi

Đ


 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.
