KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: Tháp Eiffel bằng thép cao 324 m ở thủ đô Paris nước Pháp là tháp bằng thép nổi tiếng thế giới. Các phép đo chiều cao của tháp vào ngày 01/01/1890 và ngày 01/07/1890 cho thấy trong vòng 6 tháng tháp cao hơn thêm 10 cm. Chẳng lẽ một cái tháp bằng thép lại có thể ?lớn lên? được? Em có thể giải thích được hiện tượng này không?

Giải chi tiết:

Tháp bằng thép không thể lớn lên được. Vì thép là chất rắn có tính chất nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi mà ở thời gian ngày 01/01/1890 là mùa đông có nhiệt độ thấp nên thép co lại và ngày 01/07/1890 là mùa hè có nhiệt độ cao hơn mùa đông nên thép nở ra. Do vậy, trong vòng 6 tháng từ mùa đông tới mùa hè tháp cao hơn thêm 10 cm.

I. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT RẮN

Câu 1: Thí nghiệm

1. Từ thí nghiệm trên hãy rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất nhôm, đồng, sắt.

2. Nhận xét sự nở vì nhiệt của các chất rắn khác nhau.

Giải chi tiết:

1. Sự nở vì nhiệt của các chất sắt < nhôm < đồng.

(Bảng số liệu trên đã được các nhà vật lý nghiên cứu và chứng minh, HS tham khảo khi làm thí nghiệm)

2. Nhận xét: các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

Câu 2: Hai thanh kim loại đồng, sắt được ghép chặt vào nhau tạo thành một băng kép. Hãy cho biết hình dạng của băng kép sẽ thay đối như thế nào khi:

a) Quay thanh kim loại cho mặt sắt ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2a trang 119).

b) Quay thanh kim loại cho mặt đồng ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2b trang 119).

Giải chi tiết:

Hình dạng của băng kép sẽ thay đối

a) Cong xuống khi quay thanh kim loại cho mặt sắt ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2a).

b) Cong lên khi quay thanh kim loại cho mặt đồng ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2b).

II. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT LỎNG

Câu 1: Thí nghiệm

1. Đặt bình thủy tinh vào chậu nước nóng. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với nước màu trong ống thuỷ tinh.

2. Lấy bình thuỷ tinh từ chậu nước nóng ra đặt vào chậu nước lạnh. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với nước màu trong ống thuỷ tinh.

Giải chi tiết:

1. Khi ta đặt bình vào chậu nước nóng, mực nước trong ống thủy tinh dâng lên. Mực nước trong ống dâng lên vì khi nước trong bình được làm nóng nước nở ra làm tăng thể tích của nước.

2. Lấy bình thuỷ tinh từ chậu nước nóng ra đặt vào chậu nước lạnh thì mực nước trong ống thuỷ tinh hạ xuống vì nước lạnh đi, co lại.

Câu 2: Hình 29.4 trang 119 mô tả thí nghiệm về sự nở vì nhiệt của các chất lỏng khác nhau. Hãy mô tả thí nghiệm và rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất lỏng khác nhau.

Giải chi tiết:

Sự nở vì nhiệt của 3 chất được xếp theo thứ tự sau:

Nước < Rượu < Dầu

Chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau: Các chất lỏng khác nhau sẽ có những cấu tạo phân tử không giống nhau. Chính vì vậy nên khi nhiệt độ tăng lên, sự thay đổi trong vị trí phân tử cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi về thể tích.

Câu 3: Tìm thêm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất lỏng.

Giải chi tiết:

Khi đun nước, không nên đổ đầy nước vào ấm vì khi nhiệt độ tăng, nước sẽ tràn ra làm tắt lửa.

Khi bị cảm sốt, ta thường đo nhiệt độ bằng nhiệt kế thủy ngân, thủy ngân sẽ nở ra vì nhiệt nên trên thanh nhiệt kế sẽ thấy mức thuỷ ngân bị đẩy cao lên.

Khi đóng một chai nước ngọt, chúng ta thường thấy nước trong bình không bao giờ được đầy chai, vì khi ở nhiệt độ cao thì có thể làm chai bị vỡ ra.

III. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT KHÍ

Câu 1: Thí nghiệm

Quan sát, mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra đối với giọt nước màu trong ống thủy tinh khi chỉ cần xoa hai tay vào nhau rồi áp vào bình cầu.

Giải chi tiết:

Khi áp hai bàn tay vào bình, ta nhìn thấy:

• Giọt nước màu trong ống thủy tinh đi lên, chứng tỏ thể tích khí trong bình tăng, không khí nở ra.
• Chứng tỏ đã có lực tác dụng vào giọt nước và đẩy giọt nước đi lên, lực này do không khí dãn nở mà có.

Khi thôi không áp hai bàn tay nóng vào bình cầu, ta thấy:

• Giọt nước màu trong ống thủy tinh đi xuống do không khí trong bình lạnh đi, co lại.

Câu 2: Tại sao từ thí nghiệm trên ta có thể nói chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng?

Giải chi tiết:

Từ thí nghiệm trên ta có thể nói chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng vì ta quan sát được cột chất lỏng màu tăng nhanh hơn so với thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất lỏng.

Câu 3: Tìm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất khí.

Giải chi tiết:

Khinh khí cầu: khinh khí cầu được đốt lửa là những quả cầu chứa khí nóng. Chúng bay lên vì không khí trong đó nhẹ hơn là không khí ngoài khí quyển nên khinh khí cầu bay được.

Khi bơm xe đạp ta không nên bơm bánh xe quá căng. Bởi khi thời tiết nóng chất khí dãn nở hơn chất rắn là lốp xe nên có thể dẫn đến nổ lốp xe.

Câu 4: Dựa vào bảng 29.1 trang 121 rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất khác nhau rắn, lỏng, khí.

Giải chi tiết:

Nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất khác nhau rắn, lỏng, khí

IV. CÔNG DỤNG VÀ TÁC HẠI CỦA SỰ NỞ VÌ NHIỆT

Câu 1: Mô tả hoạt động của các loại băng kép trong hình 29.7b, c, d trang 121.

Giải chi tiết:

Hoạt động của băng kép đóng ngắt mạch điện: Khi dòng điện có sự thay đổi đột ngột, nhiệt độ sẽ tác động lên băng kép khiến nó uốn theo chiều thanh kim loại có hệ số giãn nở ít hơn.

Hoạt động của băng kép báo cháy: Khi nhiệt độ quá cao, nhiệt độ sẽ tác động lên băng kép khiến nó uốn cong lên chạm vào chuông điện làm phát ra tiếng kêu

Hoạt động của băng kép bàn là: Băng kép có vai trò đóng ngắt điện để không làm cháy bàn là. Khi nhiệt độ ở bàn là quá cao, băng kép có vai trò đóng ngắt điện để không làm cháy bàn là.

Câu 2: Tìm thêm ví dụ về công dụng về sự nở vì nhiệt.

Giải chi tiết:

- Người ta thường hơ nóng lưỡi dao, kéo, liềm rồi mới tra cán.

- Khi quả bóng bàn bị móp người ta nhúng vào nước nóng thì quả bóng bàn phồng lên.

- Để khinh khí cầu phồng lên và bay lên trời ta thường hơ nóng khinh khí cầu.

- Các khối hơi nước bốc lên từ mặt biển, sông, hồ bị ánh sáng mặt trời chiếu vào nóng lên nở ra nhẹ đi.

Câu 3: Tại sao chỗ nối tiếp giữa hai đầu thanh dây xe lửa hai đầu ống dẫn khí lại được cấu tạo như hình 29.8 trang 122.

Giải chi tiết:

Chỗ tiếp nối hai đầu thanh ray đường tàu hoả có để một khe hở giữa hai thanh vì khi trời nóng hay bị tàu hỏa nhiều lần ma sát, các thanh ray nở dài ra do đó nếu không để khe hở, sự nở vì nhiệt của đường ray sẽ bị ngăn cản, gây ra lực rất lớn làm cong đường ray.

Các đường ống dẫn hơi khi hoạt động nhiệt độ thường rất cao nên dễ làm các ống này bị dãn nở ? biến dạng. Do đó, để tránh sự dãn nở làm thay đổi hình dạng của ống người ta thường thiết kế các đường ống dẫn hơi có những đoạn uốn cong.

Câu 4: Tìm ví dụ về tác hại của sự nở vì nhiệt.

Giải chi tiết:

Người ta lợp mái tôn hình công vì khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, mái tôn sẽ nở ra vì nhiêt. người ta để khoảng cách giữa 2 thanh ray trên đường tàu vì khi nhiệt độ cao, 2 thanh ray sẽ nở ra vì nhiệt.

Không nên đậy nắp ngay vào phích khi vừa rót nước vào nếu ko sẽ bật nắp ra vì không khí trong phích gặp nhiệt độ nóng của nước sẽ nở ra đẩy nắp lên.

Mùa hè, ko nên bơm xe quá căng vì khi nhiệt độ cao, không khí trong lốp sẽ nở ra và làm nổ lốp.

Khi thời tiết quá nóng gạch lát nhà, đường bêtong bị phồng lên, nổ, nứt vỡ. Cách khắc phục tạo rãnh hở.