Tài liệu Bài giảng bài sự nở vì nhiệt của vật rắn vật lý 10 (5)

SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN Vì sao giữa các thanh ray phải để hở một khoảng ? Bạn có tin tháp Epphen có thể lớn lên không? Trên thực thế các phép đo vào ngày 1/1/1890 và 1/7/1890 cho thấy,trong vòng 6 tháng tháp đã cao hơn 10 cm.! SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN BÀI 36 I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a, Thí nghiệm : ℓ۪ Ở nhiệt độ to (ºC) chiều dài thanh là ℓo ℓ۪ Δℓ Ở nhiệt độ t (ºC) chiều dài thanh tăng thêm một đoạn Δℓ I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: b, Kết quả : Nhiệt kế Đồng hồ micromet - Nhiệt độ ban đầu to = 20(ºC) - Chiều dài ban đầu là ℓo=500mm ∆t ( 0C) ∆l (mm) α = l l0. t -5 30 0,25 1,67.10 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 Thanh đồng BÀI 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: b, Kết quả : ∆t ( 0C) ∆l (mm) α = l l0. t 30 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 Với sai số 5% coi như α không thay đổi α = (1,65 0,08).10-5 K-1. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN BÀI 36 I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: b, Kết quả : - Từ biểu thức : α = l l0. t  l   l0 t   l0  t  t 0  Hay : l  t   l0 Với ε là độ nở dài tỉ đối của thanh đồng. t = (t – t0) là độ tăng nhiệt độ của thanh đồng. BÀI 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: b, Kết quả : α = l l0. t c) làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu khác nhau. Kết quả thí nghiệm tương tự, nhưng hệ số α có giá trị thay đổi phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn. SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN BÀI 36 I. SỰ NỞ DÀI 2. Kết Luận: - Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài. - 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. l  l  l0   l0t (36.3) Trong đó: • l là độ nở dài •t là độ biến thiên nhiệt độ •  : hệ số nở dài ( 1/K hay K-1 ) phụ thuộc chất liệu của vật rắn Hệ số nở dài của một số chất rắn : 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 Ví dụ: Một dây tải điện ở 20oC có độ dài 1800m. Hãy xác định độ dài của dây tải điện này khi nhiệt độ tăng lên đến 50oC về mùa hè. Cho biết hệ số nở dài của dây tải điện là α=11,5.10-6 K-1. Giải: Tóm tắt: t0=200C. l0=1800m. t=500C. α=11,5.10-6 K-1 l =? Ta có Δl = l – lo= αloΔt =11,5.10-6.1800.(50-20) =0,621 (m). Độ dài của dây tải điện khi nhiệt độ tăng lên đến 50 0C là : l = l0 + Δl = 1800,62 m . BÀI 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN II. SỰ NỞ KHỐI :  Sự nở khối: sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng  Độ nở khối: ΔV=V – Vo=βVoΔt (36.4) β : là hệ số nở khối, phụ thuộc chất liệu của vật rắn, đơn vị 1/K hay K-1  β≈3α  Lưu ý: công thức ΔV=V – Vo=βVoΔt cũng áp dụng được cho chất lỏng (trừ nước ở gần 40C) Sự nở vì nhệt đặc biệt của nước BÀI 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN III. Ứng dụng :  Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: làm cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi - Giữa hai đầu thanh ray phải có khe hở - 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 - Giữa các nhịp cầu có khoảng cách BÀI 36 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN III. Ứng dụng :   Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: làm cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi Ứng dụng sự nở vì nhiệt của các kim loại khác nhau để chế tạo băng kép, dùng làm rơ-le đóng ngắt mạch điện tự động hoặc dùng chế tạo ampe kế nhiệt, nhiệt kế kim loại .... Băng kép 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 đốt nóng hay làm làm lạnh băng kép sẽ bị cong đi. Thanh thép Thanh đồng Ứng dụng của băng kép : dùng làm rơle nhiệt trong bàn là điện