Tài liệu Bài giảng bài sự nở vì nhiệt của vật rắn vật lý 10

Một thanh thép bị dãn khi ta kéo một lực đủ lớn. Làm thế nào để thanh thép đó dãn ra mà ta không tác dụng lực kéo? I – SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm  Dụng cụ - Thanh đồng. - Bình chứa nƣớc kín có 2 van. - Nƣớc nóng. - Nhiệt kế. Đồng hồ micrômét (đo l). 1. Thí nghiệm:  Tiến hành thí nghiệm Nhiệt kế ℓ0 ℓo là chiều dài thanh ở to (ºC) ℓ0 Δℓ Đồng hồ micromet t t0 Thanh đồng ℓ ℓ : chiều dài thanh đồng ở t (0C) l = l - l0 : độ nở dài của thanh tương ứng với độ tăng nhiệt độ t = t – t0 1. Thí nghiệm: Bảng 36.1  Kết quả: - Nhiệt độ ban đầu to = 20(ºC) - Chiều dài ban đầu là ℓo=500mm ∆t ( 0C) ∆l (mm) α = l l0. t 30 0,25 1,67.10 -5 -5 1,65.10 So sánh các kết quả  vừa tính đƣợc, xem với -5 50 các  có 0,41sai lệch 1,64.10 nhau nhiều không? 60 0,49 1,63.10 -5 40 0,33 70 0,58 1,66.10 -5  Nhận xét: - Kết quả TN trên cho thấy hệ số  có giá trị không đổi. l - Từ biểu thức: α= l0. t  l = α . l0. t = α . l0. (t – t0) Hay: l α .t = = l0 Với ε là độ nở dài tỉ đối của thanh đồng và t = (t – t0) là độ tăng nhiệt độ của thanh đồng. Làm với Chất liệu Hệ thí số αnghiệm có giá trị các vật rắn có độ dài Nhôm và chất liệu khác Vậy hệĐồng số α thay đổi phụ đỏ nhau. phụ thuộcSắt,vào thép Người ta đã tìm được yếu tố nào? thuộc chất liệu hệ số  của một số Inva (Ni-Fe) chất rắn như ở bảng Thủy tinh của vật rắn bên Thạch anh α 24.10-6 17.10-6 11.10-6 0,9.10-6 9.10-6 0,6.10-6 2. Kết Luận: Chúng ta thấy khi nhiệt độ tăng thì chiều dài của thanh đồng cũng tăng, hiện tƣợng đó ngƣời ta gọi là sự nở dài (vì nhiệt). Vậy sự nở dài là gì? 2. Kết Luận: - Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài. Nhiệt độ ban đầu to = 20(ºC) Chiều dài ban đầu là ℓo=500mm ∆t ( 0C) ∆l (mm) α = l l0. t Độ nở dài phụ 30 thuộc yếu tố nào? 0,25 1,67.10 -5 40 0,33 1,65.10 -5 50 0,41 1,64.10 -5 60 0,49 1,63.10 -5 70 0,58 1,66.10 -5 - 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. - Công thức nở dài: l = l – l0 = l0t Trong đó: • l là độ nở dài •t là độ tăng nhiệt độ •  : hệ số nở dài ( 1/K hay K-1 ) phụ thuộc chất liệu của vật rắn Quả cầu chui lọt qua vòng tròn Dùng lửa nung nóng quả cầu Quả cầu không chui lọt được qua vòng tròn. Tại sao quả cầu không chui lọt qua vòng tròn nữa? Vì thể tích của quả cầu tăng lên khi bị nung nóng. II – SỰ NỞ KHỐI Thế nào là sự nở khối? II- SỰ NỞ KHỐI - Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối. - Công thức độ nở khối ( đồng chất, đẳng hướng): V  V  V0  V0 t V0, V: thể tích vật rắn ở t0 và t (0C) (m3) t = t - t0 : độ tăng nhiệt độ (0C)   3: Hệ số nở khối (1/K hoặc K–1) III- ỨNG DỤNG - 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. + Lợi dụng sự nở vì nhiệt Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt.  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 đƣợc trên các con lăn. CÓ KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC NHỊP CẦU GIỮA ĐẦU CÁC THANH RAY PHẢI CÓ KHE HỞ Để khi nhiệt độ tăng đƣờng ray không bị uốn cong gây nguy hiểm khi tàu đi qua.