Một số ứng dụng của sự nở vì nhiệt Sự nở vì nhiệt của các chất rắn, lỏng, khí có nhiều ứng dụng trong thực tế và kĩ thuật.. - Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì
Trang 1Chuyên đề: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CÁC CHẤT
I TÓM TẮT LÍ THUYẾT
1 Các chất rắn; lỏng; khí:
Nở ra khi nóng lên ( m không đổi, V tăng, D và d giảm)
Co lại khi lạnh đi ( m không đổi, V giảm, D và d tăng)
Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau
Các chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau Đặc biệt đối với nước: Khi tăng nhiệt độ từ
00C đến 40C thì nước co lại, chỉ khi tăng nhiệt độ từ 40C trở lên nước mới nở ra
Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau
Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn
2 Một số ứng dụng của sự nở vì nhiệt
Sự nở vì nhiệt của các chất rắn, lỏng, khí có nhiều ứng dụng trong thực tế và kĩ thuật Người ta
đã chứng tỏ được rằng sự co giãn vì nhiệt khi bị ngăn cản có thể gây ra lực rất lớn Khi đặt đường ray xe lửa, ống dẫn khí hoặc nước, xây câu, phải lưu ý tới hiện tượng này
Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau được tán chặt vào nhau tạo thành một băng kép Khi
bị đốt nóng hay làm lạnh thì băng kép co lại => ứng dụng đóng ngắt mạch điện tự động
Nhiệt kế thường hoạt động dựa trên hiện tượng dãn nở vì nhiệt của các chất Các nhiệt kế thường dung là: Nhiệt kế rượu, thuỷ ngân, y tế
3 Nhiệt giai
II BÀI TẬP VẬN DỤNG
Dạng I: Bài tập định tính liên quan đến sự nở vì nhiệt của các chất
Phương pháp giải: HS cần hiểu rõ lý thuyết về sự nở vì nhiệt của các chất
- Chất rắn, lỏng, khí:
Nở ra khi nóng lên (m không đổi, V tăng, D và d giảm)
Co lại khi lạnh đi (m không đổi, V giảm, D và d tăng)
- Các chất rắn và chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau; các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau
- Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn
- Sự nở vì nhiệt của các chất rắn, lỏng, khí có nhiều ứng dụng trong thực tế và kĩ thuật Người ta
đã chứng tỏ được rằng sự co giãn vì nhiệt khi bị ngăn cản có thể gây ra lực rất lớn Khi đặt đường ray xe lửa, ống dẫn khí hoặc nước, xây câu, phải lưu ý tới hiện tượng này
- Hai thanh kim loại có bản chất khác nhau được tán chặt vào nhau tạo thành một băng kép Khi
bị đốt nóng hay làm lạnh thì băng kép co lại => ứng dụng đóng ngắt mạch điện tự động
- Nhiệt kế thường hoạt động dựa trên hiện tượng dãn nở vì nhiệt của các chất Các nhiệt kế thường dung là: Nhiệt kế rượu, thuỷ ngân, y tế
I.1 Bài tập Tự luận
Câu 1: Tại sao vào mùa hè đường dây điện thường võng xuống mùa đông?
Câu 2: Một đĩa bạc mỏng, ở chính giữa được khoét một lỗ tròn Hỏi khi nung nóng đĩa, kích
thước lỗ tròn có thay đổi không? Tại sao?
Trang 2Câu 3: Tại sao khi lắp các đường ray xe lửa, ở những đoạn nối của người ta không đặt sát hai
đường ray mà thường chừa một khe hở?
Câu 4: Tại sao pit-tông và xi-lanh của động cơ nhiệt phải được làm bằng cùng một loại vật
liệu Nếu chế tạo chúng bằng hai loại vật liệu khác nhau thì hiện tượng gì sẽ xảy ra?
Câu 5: Tại sao đối với những loại thủy tinh thông thường, nếu ta rót đột ngột nước sôi vào li
có thành dày thì li sẽ bị vỡ?
Câu 6: Tại sao người ta không dùng một kim loại hay một hợp kim nào khác để gia cố bê tông
mà lại dùng thép?
Câu 7: Tại sao khi rót nước nóng ra khỏi phích nước (bình thủy), rồi đậy nút lại thì nút hay bị
bật ra? Làm thế nào để tránh hiện tượng này?
Câu 8: Một học sinh đổ đầy nước vào một chai thuỷ tinh rồi bỏ vào ngăn đá tủ lạnh, có nên
làm như vậy không tại sao?
Câu 9: Các loại ấm đun nước bằng điện có bộ phận đun nóng đặt ở dưới sát đáy ấm Hãy giải
thích tại sao?
Tại sao trong các tủ lạnh bộ phận làm lạnh bao giờ cũng được lắp ở phía trên của tủ?
Câu 10: Vào buổi bào trong ngày: buổi trưa hay buổi tối, ta nên bơm bánh xe đúng độ căng? Câu 11: Tại sao đường ống dẫn hơi phải có những đoạn ống uốn cong?
Câu 12: Tại sao người ta dung rượu và thuỷ ngân để làm nhiệt kế mà không dùng nước? I.2 Bài tập Trắc nghiệm
Câu 1: Khi đun nhiệt độ từ 30°C xuống 5°C, thanh đồng sẽ:
A Thanh đồng sẽ co lại
B Thanh đồng sẽ dãn nở ra
C Thanh đồng sẽ giảm thể tích
D Cả a và c đúng
Câu 2: Chọn kết luận không đúng trong các kết luận dưới đây:
A Chất rắn tăng thể tích khi nhiệt độ thay đổi
B Chất rắn giảm thể tích khi nhiệt độ lạnh đi
C Chất rắn co dãn theo nhiệt độ
D Mỗi chất rắn có một giới hạn nở vì nhiệt nhất định
Câu 3: Khi đun nhiệt độ từ 2°C lên 25°C, thanh nhôm sẽ:
A Giảm khối lượng
B Tăng khối lượng
C Tăng thể tích
D Cả a và c đúng
Câu 4: Đường kính của quả cầu kim loại sẽ thay đổi như thế nào khi nhiệt độ thay đổi? Chọn
câu trả lời đúng nhất
A Tăng lên
B Giảm đi
C Không thay đổi
D Tăng lên hoặc giảm đi
Câu 5: Các nha sĩ khuyến không nên ăn thức ăn quá nóng Vì sao?
A Vì răng dễ bị sâu
B Vì răng dễ bị rụng
Trang 3D Vì men răng dễ bị rạn nứt
Câu 6: Tại sao khi lắp khẩu vào cán dao, người thợ rèn phải đun nóng
rồi mới tra vào?
A Vì chu vi khâu lớn hơn chu vi cán dao
B Vì chu vi khâu nhỏ hơn cán dao
C Vì khâu co giãn vì nhiệt
D Vì một lý do khác
Câu 7: Khi làm lạnh một vật rắn thì khối lượng riêng của vật rắn tăng vì:
A Khối lượng của vật tăng
B Thể tích của vật tăng
C Thể tích của vật giảm
D Khối lượng của vật tăng đồng thời thể tích của vật giảm
Câu 8: Hiện tượng nào sau đây xảy ra khi đun nóng một vật rắn?
A Khối lượng của vật tăng
B Khối lượng của vật giảm
C Khối lượng riêng của vật tăng
D Khối lượng riêng của vật giảm
Câu 9: Trong các cách sắp xếp các chất rắn nở vì nhiệt từ ít tới nhiều sau
đây cách nào đúng?
A Nhôm, đồng, sắt
B Sắt, đồng, nhôm
C Sắt, nhôm, đồng
D Đồng, nhôm, sắt
Câu 10:Phát biểu nào sau đây là chính xác:
A Để lặp khẩu vào cán dao, người thợ rèn phải đun nóng can rồi mới tra khâu dao vào cán
B Hai quả cầu bằng kim loại có cùng đường kính thì khi đun nóng chúng sẽ nở ra như nhau
C Khi nung nóng một vật rắn thì thể tích của vật tăng
D Khi nung nóng một vật rắn thì khối lượng và thể tích đều tăng
Câu 11: Một chồng ly xếp chồng lên nhau lâu ngày sẽ bị dính chặt lại để tách chúng ra người
ta thường dùng biện pháp nào sau:
A Đổ nước nóng vào li trong cùng
B Hơ nóng li ngoài cùng
C Bỏ cả chồng li vào nước lạnh
D Bỏ cả chồng là vào nước nóng
Câu 12: Tại sao khi lợp nhà bằng tôn, người ta chỉ đóng định một đầu còn đầu kia để tự do?
A Để tiết kiệm định
B Để tôn không bị thủng nhiều lỗ
C Để tôn dễ dàng co dãn vì nhiệt
D Cả A, B, C đều đúng
Câu 13: Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi đun nóng một lượng chất lỏng?
A Khối lượng của chất lỏng tăng
B Trọng lượng của chất lỏng tăng
C Khối lượng riêng của chất lỏng tăng
D Cả ba câu trên đều sai
Câu 14: Khi làm lạnh khối lượng riêng của chất lỏng tăng vì:
A Khối lượng của chất lỏng tăng
Trang 4B Thể tích của chất lỏng tăng
C Khối lượng của chất lỏng không thay đổi, còn thể tích giảm
D Khối lượng của chất lỏng không thay đổi, còn thể tích tăng
Câu 15: Hiện tượng nào sau đây không xảy ra khi làm lạnh một chất lỏng
A Khối lượng chất lỏng không đổi
B Thể tích chất lỏng giảm
C Khối lượng riêng của chất lỏng giảm
D Khối lượng riêng của chất lỏng
Câu 16: Kết luận nào sau đây là sai?
A Tại 0°C nước sẽ đóng băng
B Nước co dãn vì nhiệt
C Khi nhiệt độ tăng nước nở ra, khi nhiệt độ giảm nước co lại
D Khi nước bị co dãn vì nhiệt nếu bị ngăn cản có thể gây ra một lực rất lớn
Câu 17: Cắm hai ống có đường kính khác nhau (ống có đường kính nhỏ hơn là bình a, ônga
kia là bình b) vào hai bình có cùng thể tích và đựng cùng một loại chất lỏng Khi nhiệt độ của hai bình tăng lên như nhau thì:
A Mực chất lỏng trong ống của bình a cao hơn bình b
B Mực chất lỏng trong ống ở bình a thấp hơn bình b
C Chất lỏng trong ống ở bình a bằng bình b
D Tất cả đều sai
Câu 18: Các chất rắn, lỏng, khí thì chất nào dễ thay đổi hình dạng nhất,
A Chất rắn
B Chất khí
C Chất lỏng
D Chất lỏng và chất khí đều dễ thay đổi hình dạng như nhau
Câu 19: Khi làm nóng chất khí trong bình thì đại lượng nào sau đây của nó
thay đổi?
A Khối lượng
B Trọng lượng
C Khối lượng riêng
D Cả ba đại lượng trên
Câu 20: Quả bóng bàn bị bẹp, nhúng vào nước nóng thì phồng lên vì:
A Vỏ quả bóng bàn nóng lên nở ra
B Vỏ quả bóng bàn bị nóng mềm ra và quả bóng phồng lên
C Không khí trong quả bóng bàn nóng lên nở ra
D Nước tràn qua khe hở vào trong quả bóng bàn
Câu 21: Hiện tượng nào sau đây xảy ra khi dùng tay áp chặt vào một bình thủy tinh có nút
chặt?
A Thể tích của không khí trong bình tăng
B Khối lượng riêng của không khí trong bình tăng
C Khối lượng riêng của không khí trong bình giảm
D Cả ba hiện tượng trên đều không xảy ra
Câu 22: Phát biểu nào sau đây không chính xác:
A Sự tạo thành mây là do các khối hơi nước bốc lên từ biển, sông, hồ bị ánh nắng Mặt Trời chiếu vào nóng lên, nở ra, nhẹ đi và bay lên
B Chất khí trong bình kín được đun nóng, khối lượng riêng của khí sẽ thay đổi
C Thể tích của khí trong bình không khí thay đổi khi khí nóng lên
D Sự nở vì nhiệt của các chất tăng dần theo thứ tự: rắn, lỏng, khí
Dạng II: Bài tập định lượng liên quan đến sự nở vì nhiệt của các chất Phương pháp giải:
Trang 5Bước 1: Đọc đề và phân tích đề, xác định các đại lượng ở nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ sau khi
có sự nở vì nhiệt
Bước 2: Tìm mối liên hệ giữa các đại lượng.
Bước 3: Xác định đại lượng cần tìm.
Bài tập Tự luận
Câu 1: Ở 0°C một thanh sắt có chiều dài là 50 cm Vào mùa hè, nhiệt độ cao nhất là 40°C Hỏi
chiều dài của thanh sắt khi nhiệt độ môi trường ở 40°C Biết rằng khi nhiệt độ tăng lên 10°C thì chiều dài thanh sắt tăng 0,00012 lần so với chiều dài ban đầu
Câu 2: Một thanh hợp kim nhôm có độ dài 10 cm ở 30°C, và có độ dài là 10, 04cm ở 100°C
Hỏi độ dài của thanh tại 0°C là bao nhiêu? Nhiệt độ của thanh là bao nhiêu khi chiều dài của thanh là 10,008 cm?
Câu 3: Dùng một thước thép để đo chiều dài của một thanh hợp kim (có 1 dãn nở nhiệt nhỏ
hơn thép) ở nhiệt độ phòng là 20 cm Cho cả thanh và thước thép vào lò nung đến 200°C Lấy hai thanh ra khỏi lò và dùng thước thép đo lại chiều dài của thành hợp kim thì thấy thanh , kim dài 19,5 cm Tại sao có hiện tượng như vậy?
Câu 4: Để tăng độ bền của những bánh xe bằng gỗ, người ta dung những vành sắt để bọc xung
quanh bánh xe Tuy nhiên người ta lại chế tạo vành sắt có đường kính nhỏ hơn một chút so với đường kính của bánh xe Tại sao người ta lại chế tạo như vậy? Và bằng cách nào, người ta lắp được vành sắt vào bánh xe? Biết rằng gỗ có độ dãn nở nhiệt nhỏ hơn độ dãn nở nhiệt của sắt
Câu 5: Có một bình đựng rượu và một bình đựng nước Ở 25°C, bình đựng rượu chứa 1 lít
rượu và bình đựng nước chứa nhiều hơn bình đựng rượu 0,5 lít Hỏi thể tích của rượu và nước
là bao nhiêu và nước nhiều hơn rượu một thể tích bằng bao nhiêu khi đun nóng cả hai bình chứa lên 60°C? Biết rằng khi tăng nhiệt độ lên 1°C thì thể tích nước tăng thêm 0,24cm3 và thể tích rượu tăng thêm 1,16 cm3
Câu 6: Một bạn học sinh tiến hành một thí nghiệm như sau Bạn cho 200 ml nước ở 30°C vào
bình cha vạch và đun bình nước Khi nước trong bình đạt đến 80°C, bạn học sinh thấy mực nước trong bình ở vạch 210 ml Ban ấy đã kết luận: khi nhiệt độ của 100ml nước tăng thêm 50°C thì thể tích nước tăng thêm là 5ml Kết luận của bạn ấy đúng hay sai? Tại sao?
Dạng III: Bài tập về đồ thị của sự nở vì nhiệt của các chất
Phương pháp giải:
Bước 1: Vẽ 2 trục toạ độ trục toạ độ:
Trục nằm ngang là trục nhiệt độ mỗi cạnh của ô vuông nằm trên trục này biểu thị 1 đơn vị nhiệt độ
Trục thẳng đứng là trục thể tích mỗi cạnh của ô vuông nằm trên trục này biểu thị 1 đơn vị thể tích
Bước 2: Nối các điểm xác định thể tích ứng với nhiệt độ.
Bước 3: Nối các điểm ta được đồ thị biểu diễn từ đó nhận xét hình dạng của chúng.
Bài tập Tự luận
Câu 1: Người ta đo thể tích của một lượng khí ở các nhiệt độ khác nhau và ghi nhận được
bảng số liệu sau:
Trang 6Hãy vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc của thể tích vào nhiệt độ và nhận xét gì về hình dạng của đường biểu diễn này
Câu 2: Người ta đo thể tích của một lượng khí ở các nhiệt độ khác nhau và ghi nhận được
bảng số liệu sau:
Hãy vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc của thể tích vào nhiệt độ và nhận xét gì về hình dạng của đường biểu diễn này
Dạng 4: Bài tập liên quan về công thức chuyển đổi giữa các giai đo
Phương pháp giải:
- Cách đổi nhiệt độ từ nhiệt giai Xenxiut sang nhiệt giai Farenhai:
x0C = (32+x.1,8)0F
- Cách đổi nhiệt độ từ nhiệt giai Farenhai sang nhiệt giai Xenxiut:
x0F = (x - 32):1,8 0C
- Cách đổi nhiệt độ từ nhiệt giai Kenvin sang nhiệt giai Xenxiut:
xK = (x - 273)0C
Bài tập Tự luận
Câu 1: Đổi ra độ F
a) 00C b) 100C c) 150C
d) 300C e) -200C g) 370C
Câu 2: Đổi ra độ C
a) 1040F b) 680F c) 2120F
d) -220Fe) 370F g) 1000F
Câu 3: Đổi ra độ K
Câu 4: Tại nhiệt độ nào thì:
a) Số chỉ độ F gấp 2 lần số chỉ độ C
b) Số chỉ độ F gấp 3.8 lần số chỉ độ C