Tài liệu Bài giảng bài sự nở vì nhiệt của vật rắn vật lý 10 (7)

TRƯỜNG THPT HUỲNH THÚC KHÁNG CÁC THẦY CÔ GIÁO VÀ CÁC EM HỌC SINH MÔN VẬT LÝ 10 Bài 36. Tháp Eiffel có thể lớn lên được không ? Các phép đo vào ngày 1/1/1890 và 1/7/1890 cho thấy, trong vòng 6 tháng tháp đã cao thêm 10 cm. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: Nhiệt kế a. Tiến hành thí nghiệm: • Mục đích : • Dụng cụ : • Tiến hành : ll0= l – l0 l0 = 500 mm tl0= t – t0 t0 = 200C l Đồng hồ micromet Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: Nhiệt độ ban đầu:t0 = 200C. a. Tiến hành thí nghiệm : Độ dài ban đầu: l0 = 500 mm. • Mục đích : t l • Dụng cụ : l α = • Tiến hành : (0C) (mm) l0. t • Kết quả : -5 30 0,25 1,67.10 1   2   3   4   5  1   Tính giá trị -5 5 1,65.10  40 0,33 2 5 của 1 trung bình    1,65.10 K  3 -5 50 0,41 1,64.10 Nhận xét giá trị của  60 0,49 1,63.10  4 -5 trong các lần đo 70 0,58  5 -5 1,66.10 Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : • Hệ số α có giá trị không đổi. Như vậy ta có thể viết : l  l 0 t  l 0 t  t 0  Với: l = l – l0 : độ nở dài của vật rắn (m). t = t – t0 : độ tăng nhiệt độ của vật rắn ( 0C ). l0 : chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t0 (m). l: chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t (m). Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác Thanh sắt Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác Làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu Thanh nhôm khác nhau ta thu được kết quả tương tự, nhưng hệ số α có giá trị thay đổi phụ thuộc chất liệu của vật rắn. Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: a. Tiến hành thí nghiệm : b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác 2. Kết luận: • Sự nở dài là sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng. Thếl nào sự nở củatrụ vậtđồng rắn. chất) Độ nởtỉ lệ với độ • Độ nở dài củalàvật rắndài (hình vậtđộrắn tốvật nào? tăng nhiệtdài độ của t và dàiphụ banthuộc đầu lyếu của đó. 0 l  l  l 0  l 0 t  l 0 t  t 0  Trong đó:  : gọi là hệ số nở dài của vật rắn ( 1/K hay K-1 ) l: chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t (m). l0 : chiều dài vật rắn ở nhiệt độ t0 (m). Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI Hệ số nở dài của một số 1. Thí nghiệm: chất rắn a. Tiến hành thí nghiệm : Chất liệu α (K-1) b. Nhận xét : c. Thí nghiệm với các vật rắn khác Nhôm 24.10-6 2. Kết luận: Đồng đỏ 17.10-6 Vì hệ số nở dài của Inva nhỏ, khi Sắt, thép 11.10-6 Tại sao người ta làm nhiệt độ không quá lớn thì kích thước Inva (Ni-Fe) 0,9.10-6 thướcthực đo độ chính xác của thước tế không đổi. Thủy tinh 9.10-6 bằng hợp kim Inva mà không phải bằng thép Thạch anh 0,6.10-6 thường ? Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN ÁP DỤNG l  l 0 t  l 0 t  t 0  Một thước thép ở 20oC có độ dài 1000mm. Khi nhiệt độ tăng đến 400C thước thép này dài thêm bao nhiêu. Biết hệ số nở dài của thép là 11.10-6 (K-1 ). A. 2,4mm C. 0,22mm B. 3,2mm D. 4,2mm Giải Độ nở dài của thước thép bằng: l   l0 t   l0  t  t0  l  11.106.1000.(40  20)  0, 22mm Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN Quả qua quả vòngcầu tròn Dùngcầu lửachui nunglọtnóng Thả quả cầu xuống vòng tròn Như vậy, thể tích vật đã tăng lên khi nhiệt độ của vật rắn tăng lên Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: II. SỰ NỞ KHỐI • Sự nở khối là sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng. Thế nào là sự nở khối của vật rắn. • Độ nở khối của vật rắn (đồng chất, đẳng hướng) được xác định theo công thức: V  V  V0  V0 t  V0 t  t 0  Trong đó: t = t –t0 : độ tăng nhiệt độ ( 0C) V0 : thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t0 ( m3 ) V : thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t ( m3 ) V = V –V0 : độ nở khối của vật rắn ( m3)   3 : hệ số nở khối của vật rắn (1/K hay K-1) Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: II. SỰ NỞ KHỐI III. ỨNG DỤNG - Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt để các vật rắn không bị cong hoặc nứt gãy khi nhiệt độ thay đổi. Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: II. SỰ NỞ KHỐI III. ỨNG DỤNG 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. Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: II. SỰ NỞ KHỐI III. ỨNG DỤNG - Khắc tác dụng có hại của sự vì nhiệt: Khi phục xây các nhà lớn người ta nở phải dùng làm thépcho và các rắnvìkhông bị cong hoặc nứt gãyvới khinước nhiệt và độ cát, bê vật tông Bêtông (là ximăng trộn thay sỏi)đổi. nở vì nhiệt như thép. Nhờ đó mà các trụ bị vật nứtrắnkhi độ ngoài - Bêtông Lợi dụngcốt sự thép nở vì không nhiệt của để nhiệt lồng ghép đai trời sắt vàothay các đổi. bánh xe; chế tạo các ampe kế; chế tạo băng kép dùng làm rơle điều nhiệt trong: bàn là, bếp điện… Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: Ứng dụng của băng kép 2. Kết luận: II. SỰ NỞ KHỐI trong hoạt động của bàn là. III. ỨNG DỤNG Đèn báo điện Tiếp điểm Lá đồng Lá thép Băng kép Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm: 2. Kết luận: II. SỰ NỞ KHỐI III. ỨNG DỤNG Băng képbăng (gồmkép haithẳng, thanh mạch kim loại khác nhau đồng Lúc đầu điện đóng, đènnhư sáng. Khivàđã thép đượcbăng tán chặt vớilạinhau ) được sử dụng cácngắt thiết đủ nóng, kép sát cong về phía thanh đồng ởlàm bị tự động mạch điện.đóng – ngắt mạch điện khi nhiệt độ thay đổi. Tháng 1(Mùa xuân) nhiệt độ thấp. Tháp làm bằng thép co lại khi gặp lạnh. Tháng 7 (Mùa hè) Nhiệt độ cao, tháp làm bằng thép sẽ nở ra khi nhiệt độ tăng lên, nên ta trông thấy tháp cao hơn Tháng 1 Tháng 7