Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 7: Chủ đề 2 trang bị cho học sinh kiến thức về sự nở vì nhiệt của chất rắn. Bài giảng này giúp người học có thể nắm bắt được các công thức liên quan đến biến dạng cơ của vật rắn cũng như áp dụng các công thức để giải bài tập. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1Chương 7: CHẤT RẮN – CHẤT LỎNG – SỰ
CHUYỂN THỂ
Chủ đề 1: Biến dạng cơ của vật rắn
Chủ đề 2: Sự nở vì nhiệt của chất rắn
Chủ đề 3: Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng
Chủ đề 4: Sự chuyển thể các chất
Chủ đề 5: Độ ẩm không khí
Trang 2* Các công thức
+ Độ nở dài của vật rắn: ∆l = l – l0 = αl0∆t
+ Độ nở diện tích của vật rắn: ∆S = S – S0 = 2αS0∆t
+ Độ nở khối của vật rắn: ∆V = V – V0 = βV0∆t; với β ≈ 3α
* Phương pháp giải
Để tìm những đại lượng có liên quan đến sự nở vì nhiệt của của vật rắn
ta viết biểu thức liên hệ giữa những đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm
Trang 3II CÁC DẠNG BÀI TẬP
VÍ DỤ MINH HOẠ
Chủ đề 1: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
C có chiều dài bằng nhau, còn ở
1000C thì chiều dài chênh lệch nhau 1mm Tìm chiều dài hai thanh ở 00C Biết hệ số nở dài của sắt và kẽm là 1,14.10-5K-1 và 3,4.110-5K-1
HD
- Chiều dài của thanh sắt ở 1000C là:
l s =l0( 1 + αs∆t)
- Chiều dài của thanh kẽm ở 1000C là:
lk = l0( 1 + αk∆ t )
- Theo đề bài ta có:
l k −l s =1
⇔ l0( 1 t)
k∆ + α - l0(1+αs∆t) = 1 ⇔ l0( αk∆t- αs∆t) =1⇔ =
∆
−
=
t l
s
(
1
0
α
Trang 4VD2: Tính độ dài của thanh thép và thanh đồng ở 0o
C sao cho ở bất kỳ nhiệt độ nào thanh thép cũng dài hơn thanh đồng 5cm.Cho hệ số nở dài của thép và đồng lần lượt là 1, 2.10 K−5 −1và
5 1
1, 7.10 K− −
HD
- Gọi l01, l02là chiều dài của thanh thép và thanh đồng tại 0
0 C
Ta có: l01−l02 =5cm (1)
- Chiều dài của thanh thép và đồng tại t C là o
α α
= + Theo đề thì l01−l02 = −l1 l2 =l01−l02 +l01.α1t−l02α2t
01 2
12 17
l
l
α
α
Từ (1) và (2), ta được: l01 =17cm và l02 =12cm
Trang 5II CÁC DẠNG BÀI TẬP
VÍ DỤ MINH HOẠ
Chủ đề 1: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
C, thanh nhôm và thanh sắt có tiết diện ngang bằng nhau, có chiều dài lần lượt là 80 cm và 80,5 cm Hỏi ở nhiệt độ nào thì chúng có chiều dài bằng nhau và ở nhiệt độ nào thì chúng có thể tích bằng nhau Biết hệ số nở dài của nhôm là 24.10-6 K-1, của sắt là 14.10-6 K-1
HD
Nhiệt độ để chiều dài của chúng bằng nhau:
s s nh nh
nh s
l l
l l
α
0
0 0
−
−
Nhiệt độ để thể tích của chúng bằng nhau:
S0l0nh(1 + 3αnht) = S0l0s(1 + 3αst) t =
s s nh nh
nh s
l l
l l
α
0
0 0
−
−
Trang 6Bài 1 Một dây tải điện ở 20 C có độ dài 1800 m Xác định độ nở dài của dây tải điện này khi
Bài 2 Một dây nhôm dài 2m, tiết diện 8mm2
a Tìm lực kéo dây để nó dài ra thêm 0,8mm
b Nếu không kéo dây mà muốn nó dài ra thêm 0,8mm thì phải tăng nhiệt độ của dây lên đến
5 1
2,3.10 K
C
Bài 3 Ở một đầu dây thép đường kính 1,5mm có treo một quả nặng Dưới tác dụng của quả
nặng Cho biết α = 12.10−6K−1,E= 2.1011Pa
Bài 4 Tính lực cần đặt vào thanh thép với tiết diện S = 10cm2 để không cho thanh thép dãn nở
Trang 7II CÁC DẠNG BÀI TẬP
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Chủ đề 1: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
Bài 5 Một thanh kim loại có chiều dài 20 m ở nhiệt độ 20 0C, có chiều dài 20,015 m ở nhiệt độ 45 0C Tính hệ số nở dài của thanh kim loại
K-1
Bài 6 Mỗi thanh ray của đường sắt ở nhiệt độ 15 0C có độ dài 12,5 m Nếu hai đầu các thanh ray khi
đó chỉ đặt cách nhau 4,5 mm, thì các thanh ray này có thể chịu được nhiệt độ lớn nhất bằng bao nhiêu để chúng không bị uốn cong do tác dụng nở vì nhiệt? Biết hệ số nở dài của mỗi thanh ray là 12.10-6 K-1
C
Bài 7 Tìm nhiệt độ của tấm nhôm phẵng, biết rằng diện tích của nó đã tăng thêm 900 mm2 do nung
Bài 8 Một bể bằng bê tông có dung tích là 2 m3
2,16 lít Tính hệ số nở dài của bê tông