Sự nở vì nhiệt của vật rắn – Bài 1 trang 197 sgk Vật lý lớp 10. Phát biểu và viết công thức nở dài của vật rắn ?
Phát biểu và viết công thức nở dài của vật rắn ?
Hướng dẫn giải:
Sự tăng độ dài của thanh rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài.
Công thức:
Quảng cáo\[\Delta l = l – {l_0} = \alpha {l_0}\Delta t\]
trong đó, α là hệ số nở dài [phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn], đơn vị 1/K hay K-1.
1. Tính hệ số nở khối của ấm đồng.
2. Đưa ra khái niệm sự nở khối, công thức tính độ nở khối, đơn vị độ nở khối.
- Khi tăng nhiệt độ thì kích thước của vật rắn theo các phương đều tăng nên thể tích của nó tăng. Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.
3. Rút ra công thức tính thể tích V tại thời điểm t.
4. Đưa ra mối quan hệ giữa hệ số nở khối và hệ số nở dài
Chứng minh công thức:
- Chế tạo băng kép dùng làm rơ le đóng ngắt các mạch điện tự động[bàn là điện, nồi cơm điện, ấm điện...], hoặc chế
tạo ampe kế nhiệt hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện.
- Lồng ghép
đai sắt vào các bánh xe, tra khâu vào cán liềm, dao, rựa...
6. Đưa ra một số khắc phục tác dụng có hại của hiện tượng sự nở vì nhiệt.
Trong kĩ thuật chế tạo và lắp đặt máy móc hoặc xây dựng công trình, người ta phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt sao cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy….khi nhiệt độ thay đổi. Chẳng hạn như đoạn nối giữa hai thanh ray phải có khe hở nhỏ; hai đầu cầu sắt phải đặt trên hai gối đỡ và một trong hai gối đỡ này có thể xê dịch trên con lăn…
7. Giải thích vì sao chốt bị gẫy.
+ Dùng ga đốt nóng thanh kim loại, thanh kim loại nóng lên dãn nở dài, sau đó đẩy chốt qua trụ làm gẫy chốt.
8. Trình bày nguyên tắc hoạt động của bóng đèn trong bàn là điện
- Khi đóng điện => dòng điện chạy trong dây đốt nóng toả nhiệt => băng kép nóng lên giãn nở đóng kín mạch đèn=> đèn sáng lên, đồng thời hở mạch điện => sau thời gian băng kép hạ nhiệt về lại vị trí ban đầu =>đèn tắt.
I. SỰ NỞ DÀI
1. Thí nghiệm
Ta có công thức:
$\varepsilon = \frac{{\left| {\Delta l} \right|}}{{{l_o}}} = \alpha \Delta t$
Trong đó:
$\varepsilon = \frac{{\left| {\Delta l} \right|}}{{{l_o}}}$ là độ nở dài tỉ đối;
$\Delta t = t - {t_o}$ là độ tăng nhiệt độ của thanh đồng.
Sự nờ vì nhiệt của vật rắn là sự tăng kích thước của vật rắn khi nhiệt độ tăng do bị nung nóng.
2. Kết luận
Độ nở dài $\Delta l$ của vật rắn [hình trụ đồng chất] tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ $\Delta t$ và độ dài ban đầu ${l_o}$ của vật đó.
Độ nở dài của vật rắn tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ $\Delta t$ và độ dài ban đầu ${l_o}$ của vật rắn đó.
$\Delta l = l - {l_o} = \alpha {l_o}\Delta t$
Trong đó:
- $\alpha $ hệ số nở dài, đơn vị là 1/K hay ${K^{ - 1}}.$
Bảng hệ số nở dài của một số chất rắn
II. SỰ NỞ KHỐI
Khi bị nung nóng, kích thước của vật rắn tăng theo mọi hướng nên thể tích của nó cũng tăng. Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.
Độ dài nở khối của vật rắn tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ $\Delta t$ và thể tích ban đầu ${V_o}$ của vật đó.
$\Delta V = V - {V_o} = \beta {V_o}\Delta t$
Trong đó:
- ${V_o}$ là thể tích của vật rắn ở nhiệt độ đầu ${t_o}$ và $V$ thể tích ở nhiệt độ cuối $t$;
- $\Delta t = t - {t_o}$ là độ tăng nhiệt độ
- $\beta $ là hệ số nở khối $\beta = 3\alpha $ và có cùng đơn vị là 1/K hay ${K^{ - 1}}.$
III. ỨNG DỤNG
- Trong kĩ thuật chế tạo và lắp đặt máy móc hoặc xây dựng công trình. Ví dụ: giữa đầu các thanh ray của đường sắt phải có khe hở; hai 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;...
- Lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng - ngắt tự động mạch điện; hoặc để chế tạo các ampe kế nhiệt, hoạt động dựa trên tác dụng nhiệt của dòng điện, dùng đo cả dòng điện một chiều và xoay chiều ;...
Sự nở khối được tính theo công thức sau:
\[V=V_0[1+\beta \Delta t]=V_0[1+3 \alpha \Delta t]\]
\[\Rightarrow \Delta V=V_03 \alpha \Delta t\]
- Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!
Với bài Sự nở khối là gì Nêu công thức tính độ nở khối sẽ tóm tắt các khái niệm, định nghĩa cũng như tính chất của môn Vật Lí lớp 10 giúp học sinh học tốt môn Vật Lí 10.
Câu hỏi: Sự nở khối là gì? Nêu công thức tính độ nở khối
Trả lời:
Sự tăng về thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.
Độ nở khối của một chất rắn [đồng phẳng, đẳng hướng] tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ và thể tích ban đầu V0 của vật đó, được xác định theo công thức:
∆V = V – V0 = β.V0.∆t
Với V0 và V lần lượt là thể tích của vật rắn ở nhiệt độ đầu t0 và nhiệt độ cuối t, còn ∆t = t – t0 là độ tăng nhiệt độ và β là hệ số nở khối, β ≈ 3α và cũng có đơn vị là 1/K hay K-1.
Chú ý: Công thức về độ nở khối cũng áp dụng cho cả các chất lỏng [trừ nước ở gần 40C], nhưng hệ số nở khối β của các chất lỏng lớn hơn từ 10 đến 100 lần so với các chất rắn.
Ví dụ: Cồn, rượu có hệ số β = 12.10-4 K-1; Thủy ngân có hệ số β = 18.10-3 K-1.
Ví dụ: Một khối thép đồng phẳng, đồng chất có thể tích 0,125 m3 ở 200C, hỏi khi nhiệt độ tăng lên đến 500C thì khối thép nở ra thêm bao nhiêu?
Giải: Độ nở khối của khối thép là:
∆V = V – V0 = β.V0.∆t = 3α.V0.∆t = 3.11.10-6.0,125. [50 – 20] = 123,75.10-6 m3.
Xem thêm các câu hỏi ôn tập môn Vật Lí lớp 10 hay và chi tiết khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack