Bài 52. Sự nở vì nhiệt của vật rắn

1.Thế nào là biến dạng cơ của vật rắn?
Biến dạng cơ là sự thay đổi kích thước và hình dạng
của vật rắn do tác dụng của ngoại lực

2.Phát biểu và viết công thức định luật Húc
về biến dạng cơ của vật rắn?
Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật
rắn đồng chất, hình trụ tỉ lệ thuận với ứng suất tác
dụng vào vật đó.
|∆l|
ε=
= α.σ
l0



Sự nở vì
nhiệt của
vật rắn là
Là
sự
tăng
kích
gì?

thước của vật
rắn khi nhiệt độ
của vật tăng lên.

I – SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm
a)Dụng cụ
- Thanh đồng
- Bình chứa nước
kín có 2 van
- Nước nóng
- Nhiệt kế
- Đồng hồ
micrômét(đo ∆l).


Nhiệt kế

Đồng hồ
micromet

b) Tiến hành thí nghiệm

Thanh đồng


Bảng 36.1

Nhiệt độ ban đầu : t0 = 200C
Độ dài ban đầu: l0 = 500 mm
∆t (0C)
30
40
50

∆l (mm)
0,25
0,33
0,41

60

0,49

70

0,58

α=

∆l
-1
l0 ∆t (K )

1,67.105

1,65.105

1,64.105

1,63.10-5
1,65.10-5

Tính hệ số α của mỗi lần đo trong bảng 36.1

Xác định giá trị trung bình của α ?


Giá trị trung bình của hệ số α
α1 + α 2 + α 3 + α 4 + α 5
α =
α không5 đổi
−6
−1
α = 1,65.10VậyKcòn những sai lệch
giữa các giá trị của α
c) Kết quả thí nghiệm

Nhận xét

trong mỗi trường hợp ở
36.1
??
vềĐó
giábảng
trị
của
α
là sai số trong quá
trình thí nghiệm, sự
sai lệch nhỏ nên có
thể coi α không đổi


d) Sự nở dài của một số chất

Sự nở dài của Sắt


Sự nở dài của Đồng


Sự nở dài của Nhôm


Hệ số nở dài của một số chất
Chất liệu

α (K-1)

Nhôm

24.10-6

Đồng

17.10-6

Sắt, thép

11.10-6

Thủy tinh

9.10-6

Thạch anh

0,6.10-6

Inva (Ni-Fe)

0,9.10-6

Giá trị của α rất nhỏ nên nhiều khi ta không
nhận thấy rõ ràng sự nở dài của vật rắn


2) Kết luận
Độ nở dài của vật rắn tỉ lệ với độ tăng
nhiệt độ và độ dài ban đầu của vật


II) SỰ NỞ KHỐI
1)Thí nghiệm
Quả cầu
chui
lọt
qua
vòng
tròn


Thả quả cầu xuống vòng tròn

Quả cầu không chui lọt được qua vòng
tròn


2) Kết luận
Thế nào là sự
Sự nở khốinởlàkhối?
sự tăng thể tích của
vật rắn khi nhiệt độ tăng.
-Với vật rắn đồng chất và đẳng hướng:
∆V = V – V0 = βV0∆t.
∆V : Độ nở khối
β: hệ số nở khối (1/K hay K -1)


Mối liên hệ giữa α và β
β = 3α
Chứng minh: Có V = V0 (1+ β ∆t) ; ℓ = ℓ0(1+ α ∆ t)
 Xét một khối hình lập phương cạnh ℓ, ta có V=ℓ³
Suy ra:
V0 (1+β ∆t) = ℓ0³ (1+ α ∆ t)³
Do V0 = ℓ0³ => (1+β ∆ t) = (1+ α ∆ t)³


<=> 1+β ∆ t = 1+3α ∆t + 3α2(∆t)2 +(α∆t)3
Do α rất nhỏ nên α² và α³ càng nhỏ. Nếu khai triển ta
được:
β = 3α

* Lưu
ý: công
thứcthức
ΔV=V
– Vo=–βVooΔ
dụngápđược
cho
* Lưu
ý: công
ΔV=V
=tβcũng
VoΔtáp
cũng
dụng
chấtchất
lỏnglỏng
(trừ nước
ở gần ở40gần
C) 4 0C)
được cho
(trừ nước
Nước ở 4 C bị co lại và có thể
tích nhỏ nhất nên khối lượng
riêng của nó lớn nhất; khi
tăng hoặc giảm nhiệt độ từ
40C thì nước lại nở ra và thể
tích của nước tăng lên, nên
khối lượng riêng của nó lại
giảm. Chính điều này đã giải
thích hiện tượng nước

biển( sông, hồ ) về mùa đông
chỉ có thể đóng băng ở lớp bề
mặt của nó.
0

Sự nở
nở vì
vì nhiệt
nhiệt đặc
đặc biệt
biệt
Sự
của nước
nước
của


III. Ứng dụng
Vật rắn khi nở ra hay co lại đều tạo một
lực khá lớn tác dụng lên các vật khác tiếp
xúc với nó. Vậy phải chú ý đến sự nở vì
nhiệt trong kỹ thuật để các vật không bị
cong, nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi.


Đề phòng sự nở vì nhiệt: Khi trời nóng
chiều dài của cầu tăng lên

Đầu cầu sắt phải đặt trên các gối đỡ
xê dịch được trên các con lăn

- 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.


Có khoảng cách giữa các nhịp cầu


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 bị nóng lên, do hai băng
kim loại nở dài không giống nhau mà băng kép sẽ bị
uốn cong làm hở mạch điện đi qua băng kép