BÀI 21. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA SỰ NỞ VÌ NHIỆT
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Sự nở vì nhiệt của chất khi bị ngăn cản
Sự co dãn vì nhiệt khi bị ngăn cản có thể gây ra những lực rất lớn.
2. Một số ứng dụng về sự nở vì nhiệt của các chất
Sự nở vì nhiệt của chất rắn, lỏng và khí có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật.
- Ứng dụng để chế tạo băng kép (khi bị đốt nóng hay làm lạnh đều bị cong lại), được sử dụng trong các thiết bị tự động đóng ngắt mạch điện khi nhiệt độ thay đổi.
- 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 sao cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt, gãy khi nhiệt độ thay đổi. Ví dụ : Đoạn nối các thanh ray xe lửa phải có khe hở, trên các công trình cầu, các ống kim loại dẫn hơi nước phải có đoạn uốn cong ...
3. Băng kép
+ Cấu tạo: Băng kép gồm 2 thanh kim loại có bản chất khác nhau được tán chặt vào nhau dọc theo chiều dài thanh.
+ Tính chất:
- Khi bị đốt nóng băng kép cong về phía kim loại nở vì nhiệt ít hơn.
- Khi bị làm lạnh băng kép cong về phía kim loại nở vì nhiệt nhiều hơn.
+ Ứng dụng: Dùng trong đóng – ngắt mạch tự động.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Dạng 1. Giải thích các hiện tượng trong đời sống
- Dựa vào tính dãn nở vì nhiệt của các chất, khi có vật cản sẽ tạo ra một lực rất lớn và đặc điểm của chúng để giải thích về cấu tạo các dụng cụ phục vụ trong đời sống và trong kĩ thuật, hay các hiện tượng trong thực tế.
- Dựa vào tính dãn nở khác nhau của các chất lỏng khác nhau để giải thích nên sử dụng chất lỏng nào ở trong nhiệt kế.
Dạng 2. Bài tập về băng kép
Bước 1: Xác định dữ kiện đã cho (nhiệt độ, loại băng kép ...) và yêu cầu của đề bài.
Bước 2: Dựa trên đặc điểm, tính chất và ứng dụng của băng kép để rút ra câu trả lời cho bài toán đã nêu.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 65 SGK Vật Lí 6):Bố trí thí nghiệm như hình 21.1a. Lắp chốt ngang rồi vặn ốc để siết chặt thanh thép lại. Dùng bông tẩm cồn đốt thật nóng thanh thép. Có hiện tượng gì xảy ra đối với thanh thép khi nó nóng lên? |
|
Trả lời:
Khi nóng lên thanh thép nở dài ra làm chốt ngang bị gãy hoặc bị cong đi.
Câu C2 (trang 65 SGK Vật Lí 6):
Hiện tượng xảy ra với chốt ngang chứng tỏ điều gì?
Trả lời:
Hiện tượng chốt ngang bị gãy chứng tỏ khi dãn vì nhiệt nếu bị ngăn cản, sẽ gây ra một lực rất lớn.
Câu C3 (trang 65 SGK Vật Lí 6):Bố trí thí nghiệm như hình 21.1b, rồi đốt nóng thanh thép. Sau đó vặn ốc để siết chặt thanh ốc lại. Nếu dùng một khăn tẩm nước lạnh phủ lên thanh thép thì chốt ngang cũng bị gãy. Từ đó rút ra kết luận gì? |
|
Trả lời:
Vật rắn khi gặp lạnh co lại, nếu bị ngăn cản, cũng gây ra một lực rất lớn.
Câu C4 (trang 66 SGK Vật Lí 6):Chọn từ thích hợp trong khung để điền vào chỗ trống của các câu sau: – Khi thanh thép (1)… vì nhiệt, nó gây ra (2)… rất lớn. – Khi thanh thép co lại (3)…, nó cũng gây ra (4)… rất lớn. | – Lực – Vì nhiệt – Nở ra |
Trả lời:
– Khi thanh thép (1) nở ra vì nhiệt, nó gây ra (2) lực rất lớn.
– Khi thanh thép co lại (3) vì nhiệt, nó cũng gây ra (4) lực rất lớn.
Câu C5 (trang 66 SGK Vật Lí 6):Hình 21.2 là hình chụp chỗ tiếp nối hai đầu thanh ray đường tàu hỏa. Em có nhận xét gì? Tại sao người ta lại phải làm như vậy?
|
|
Trả lời:
Khi trời nóng, các thanh ray sẽ nở ra. Nếu không có khoảng cách giữa các thanh ray thì chúng sẽ “đội” lên nhau và đường ray sẽ bị cong lên có thể dẫn đến tai nạn khi tàu chạy qua. Vì vậy trong thực tế chỗ tiếp nối giữa hai thanh ray phải có khoảng cách để các thanh ray khi nở ra vì nhiệt sẽ không tác động lực lên nhau và không gây lực lớn làm hỏng đường ray.
Câu C6 (trang 66 SGK Vật Lí 6):Hình 21.3 vẽ gối đỡ ở hai đầu cầu của một số cầu thép. Hai gối đỡ đó có cấu tạo giống nhau không? Tại sao một gối đỡ phải đặt trên các con lăn? |
|
Trả lời:
+ Hai gối đỡ ở hai đầu cầu có cấu tạo không giống nhau.
+ Một đầu được đặt gối lên các con lăn, tạo điều kiện cho cầu dài ra khi nóng lên mà không bị ngăn cản do đó không gây ra lực lớn làm ảnh hưởng đến cầu.
Câu C7 (trang 66 SGK Vật Lí 6):
Đồng và thép nở vì nhiệt giống nhau hay khác nhau?
Trả lời:
Đồng và thép nở vì nhiệt khác nhau, đồng nở vì nhiệt nhiều hơn thép.
Câu C8 (trang 66 SGK Vật Lí 6):
Khi bị hơ nóng, băng kép luôn luôn cong về phía thanh nào? Tại sao?
Trả lời:
+ Khi hơ nóng, băng kép luôn luôn cong về phía thanh thép vì đồng nở dài vì nhiệt nhiều hơn thép.
+ Khi nhiệt độ tăng, thanh đồng sẽ dài hơn thanh thép. Do đầu mỗi thanh đều bị kẹp chặt nên để thỏa mãn chiều dài thanh đồng lớn hơn chiều dài thanh thép thì chúng phải uốn cong về phía thanh thép để thanh đồng nằm phía ngoài vòng cung.
Câu C9 (trang 67 SGK Vật Lí 6):
Băng kép đang thẳng. Nếu làm cho lạnh đi thì nó có cong không? Nếu có, thì cong về phía thanh thép hay thanh đồng? Tại sao?
Trả lời:
+ Băng kép đang thẳng, nếu làm cho lạnh đi thì nó sẽ bị cong về phía thanh đồng.
+ Do đồng co lại vì nhiệt nhiều hơn thanh thép nên khi làm lạnh đi thì thanh đồng có chiều dài nhỏ hơn thanh thép nên chúng phải cong lại thành hình vòng cung và thanh thép có chiều dài lớn hơn nên nằm phía ngoài vòng cung.
Câu C10 (trang 67 SGK Vật Lí 6):Tại sao bàn là điện ở hình 21.5 lại tự động tắt khi đã đủ nóng? Thanh đồng của băng kép ở thiết bị đóng ngắt của bàn là này nằm phía trên hay phía dưới? |
|
Trả lời:
Bàn là điện ở hình 21.5 tự động tắt khi đủ nóng là vì:
+ Khi đủ nóng, băng kẹp cong lên phía trên (do dãn nở vì nhiệt không đều của hai kim loại làm băng kép), đẩy tiếp điểm lên, làm ngắt mạch điện.
+ Thanh đồng nằm dưới băng kép vì đồng dãn nở vì nhiệt tốt hơn các kim loại thông dụng nên khi đung nóng băng kép nó giúp băng kép cong lên phía trên sẽ làm chốt khóa mở ra, mạch điện bị ngắt.
Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 6 bài ứng dụng của sự nở vì nhiệt do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.