Bài 36 Sự nở vì nhiệt của vật rắn Bài 36 1 trang 87 SBT Vật Lí 10 Một thanh dầm cầu bằng sắt có độ dài 10 m khi nhiệt độ ngoài trời là 10oC Độ dài của thanh dầm sẽ tăng thêm bao nhiêu khi nhiệt độ ngo[.]
Bài 36: Sự nở nhiệt vật rắn Bài 36.1 trang 87 SBT Vật Lí 10: Một dầm cầu sắt có độ dài 10 m nhiệt độ trời 10oC Độ dài dầm tăng thêm nhiệt độ trời 40oC Cho biết hộ số nở dài sắt 11.10-6 K-1 A Tăng xấp xỉ 3,6 mm B Tăng xấp xỉ 1,2 mm C Tăng xấp xỉ 4,8 mm D Tăng xấp xỉ 3,3 mm Lời giải: Ta có: = t = 10.11.10−6.( 40 − 10 ) = 3,3.10−3 m = 3,3mm Chọn đáp án D Bài 36.2 trang 87 SBT Vật Lí 10: Một nhơm thép 0oC có độ dài l0 Khi nung nóng tới 100oC, độ dài hai chênh 0,5 mm Xác định độ dài l0 hai 0oC Cho biết hệ số nở dài nhôm 24.106 K-1và thép 11.10-6 K-1 A l0 ≈ 0,38 m B l0 ≈ 5,0 m C l0 = 0,25 m D l0 = 1,5 m Lời giải: Độ dài nhôm t0C: = 1.( t − t ) Độ dài thép t0C: = ( t − t ) Từ suy độ dài đồng thép nhiệt độ t0C chênh đoạn = Hay = − = ( t − t ) ( 1 − ) ( t − t ) ( 1 − 2 ) Thay số ta tìm độ dài l0 hai đồng thép 00C 0,5.10−3 0= 0,38m (100 − ).( 24 − 11).10−6 Chọn đáp án A Bài 36.3 trang 87 SBT Vật Lí 10: Đường sắt từ Hà Nội đến thành phố Hồ Chí Minh dài khoảng 1500 km nhiệt độ trung bình 20oC Về mùa hè nhiệt độ tăng lên tới 40oC đoạn đường sắt dài thêm ? Cho biết hệ số nở dài sắt 11.10-6 K-1 A Xấp xỉ 200 m B Xấp xỉ 330 m C Xấp xỉ 550 m D Xấp xỉ 150 m Lời giải: Độ dài đường sắt t1 = 200C t2 = 400C bằng: = (1 + t1 ) ; = (1 + t ) Từ suy ra: = Hay + t + t1 − 1 = (1 + t ) − (1 + t1 ) = ( t − t1 ) + t1 + t Vì αt1 Δt = 8000C Chọn đáp án C Bài 36.7 trang 88 SBT Vật Lí 10: Một thước kẹp có giới hạn đo 150 mm, khắc độ chia 0oC Xác định sai số tuyệt đối thước kẹp sử dụng để đo độ dài vật 50oC hai trường hợp: a) Thước kẹp làm thép có hộ số nở dài 11.10-6 K-1 b) Thước kẹp làm hợp kim Inva (thép pha 36% niken) có hệ số nở dài 0,9 10-6 K-1 Lời giải: a) Thước kẹp thép: Sai số tuyệt đối 150 độ chia tương ứng với 150 mm thước kẹp nhiệt độ thước tăng từ t0 = 0oC đến t1 = 50oC : = th t1 150.11.10−6.50 = 82,5 m b) Thước kẹp hợp kim Inva : Hợp kim Inva có hệ số nở dài αinv = 0,90.10-6 K-1 Áp dụng cơng thức tính tương tự phần (a), ta xác định sai số tuyệt đối thước kẹp nhiệt độ thước tăng từ t0 = 0oC đến t1 = 50oC : ’ = inv t1 150.0,9.10−6.50 = 6,75 m Bài 36.8 trang 88 SBT Vật Lí 10: Một nhơm đồng 100oC có độ dài tương ứng 100,24 mm 200,34 mm hàn ghép nối tiếp với Cho biết hệ số nở dài nhôm 24.10-6 K-1 đồng 17.10-6 K-1 Xác định hệ số nở dài kim loại ghép Lời giải: Gọi α hệ số nở dài kim loại ghép Độ dài nhiệt độ t = 100oC tính theo cơng thức: = (1 + t ) = = − = Với + t = 100,24 + 200,34 = 300,58mm = 01 + 02 độ dài kim loại ghép 00C, với ℓ01 ℓ02 độ dài tương ứng nhơm đồng 00C Vì 01 = 02 = = 01 (1 + 1t ) 1 + 1t + 2t = 02 (1 + t ) , nên ta có: = 100, 24 100, 24 = = 100mm −6 + 24.10 100 1,0024 = 200,34 200,34 = = 200mm −6 + 17.10 100 1,0017 Từ ta tìm được: = 300,58 − (100 + 200 ) = 19,3.10−6 K −1 (100 + 200).100 Bài 36.9 trang 88 SBT Vật Lí 10: Tại tâm đĩa trịn thép có lỗ thủng Đường kính lỗ thủng 0oC 4,99 mm Tính nhiệt độ cần phải nung nóng đĩa thép để vừa lọt qua lỗ thủng viên bi thép đường kính mm nhiệt độ ? Cho biết hệ số nở dài thép 11.10-6 K-1 Lời giải: Muốn bỏ viên bi thép vừa lọt lỗ thủng đường kính D lỗ thủng nhiệt độ t C phải vừa đường kính d viên bi thép nhiệt độ đó, tức o D = D0( + αt) = d D0 đường kính lỗ thủng 0oC, α hệ số nở dài thép Từ suy nhiệt độ cần phải nung nóng thép : 1 d 5,00 t= − 1 = − 1 1820 C −6 D0 11.10 4,99 Bài 36.10 trang 88 SBT Vật Lí 10: Một thép 20oC có tiết diện cm2 hai đầu gắn chặt vào hai tường đối diện Xác định lực thép tác dụng lên hai tường bị nung nóng đến 200oC ? Cho biết suất đàn hồi thép E = 21,6.1010 Pa hệ số nở dài 11.10-6 K-1 Lời giải: Độ nở dài tỉ đối của: - Thanh thép bị nung nóng từ nhiệt độ t1 đến t2 : = (t − t1 ) - Thanh thép bị biến dạng kéo tính theo định luật Húc : = F E S So sánh hai cơng thức này, ta tìm lực thép tác dụng lên hai tường bị nung nóng từ t1 = 20oC đến t2 = 200oC tính : F = ESα( t2 − t1 ) = 21,6.1010.4.10−4.11.10−6(200 −20) = 171kN Bài 36.11 trang 88 SBT Vật Lí 10: Khi tiến hành thí nghiệm khảo sát nở dài nhiệt vật rắn, kết đo độ dài l0 thép 0oC độ nở dài Δl ứng với độ tăng nhiệt độ t (tính từ 0oC đến toC) ghi Bảng 36.1 : a) Tính độ dãn dài tỉ đối Δl/l0 thép nhiệt độ t khác ghi Bảng 36.1 b) Vẽ đồ thị biểu diễn phụ thuộc độ dãn dài tỉ đối Δl/l0 vào nhiệt độ t thép c) Dựa vào đồ thị vẽ được, tính giá trị trung bình hệ số nở dài α thép Lời giải: a) Kết tính độ dãn dài tỉ đối thép nhiệt độ t khác (được ghi bảng bên) b) Chọn tỉ xích trục toạ độ : Trục hoành : cm => t = 10oC Trục tung : cm => = 1,2.10-4 Đường biểu diễn đồ thị vẽ Hình 36.1G có dạng đoạn thẳng Điều chứng tỏ độ biến dạng tỉ đối sắt tỉ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ t (tính từ 0oC): = t Nhận xét thấy hệ số tỉ lệ α hệ số nở dài thép Hệ số tỉ lệ α xác định hệ số góc đường biểu diễn đồ thị Hình 36.1G Bài 36.12* trang 89 SBT Vật Lí 10: Một đồng hình vng 0oC có cạnh dài 50 cm Khi bị nung nóng tới nhiệt độ toC, diện tích đồng tăng thêm 17 cm2 Tính nhiệt độ nung nóng toC đồng Hệ số nở dài đồng 17 10-6 K-1 Lời giải: Diện tích đồng hình vng 0oC S0 = l02 Khi bị nung nóng, kích thước đồng tăng theo hướng, nên diện tích đồng toC : S = =( + ) = + 0 + ( ) Theo công thức nở dài : = 0t Vì α = 17.l0-6 K-1 nhỏ Δt = t - t0 = t không lớn, nên Δl