CHƯƠNG 2: NHIỆT HỌC CHỦ ĐỀ 4: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CÁC CHẤT BÀI 4: MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA SỰ NỞ VÌ NHIỆT Mục tiêu Kiến thức + Nêu ví dụ thực tế ứng dụng nở nhiệt + Mơ tả cấu tạo băng kép + Nêu tính chất ứng dụng băng kép Kĩ + Vận dụng kiến thức nở nhiệt giải thích số ứng dụng thực tế Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Sự nở nhiệt chất bị ngăn cản Sự co dãn nhiệt bị ngăn cản gây lực lớn Băng kép Hình ảnh băng kép Cấu tạo: Băng kép gồm kim loại có chất khác tán chặt vào dọc theo chiều dài Tính chất: - Khi bị đốt nóng băng kép cong phía kim loại nở nhiệt - Khi bị làm lạnh băng kép cong phía kim loại nở nhiệt nhiều Ứng dụng: Dùng đóng - ngắt mạch tự động SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Là hai kim loại khác Định nghĩa gắn chặt với Đốt nóng Sự co dãn nhiệt Ứng dụng bị ngăn cản nở gây lực lớn nhiệt Băng kép Cong phía kim loại nở Đặc điểm Cong kim loại nở nhiều Làm lạnh Ứng dụng Ứng dụng đóng, ngắt mạch tự động II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Giải thích tượng Phương pháp giải Ví dụ: Tại tơn lợp lại có hình dạng lượn Trang sóng Mà lợp phẳng? Bước 1: Xác định kiện cho yêu cầu đề Bước 2: Liên hệ nội dung kiến thức với tượng thực tế Hướng dẫn giải Bước 1: Bài tốn cho biết: Mái tơn ln có dạng lượn sóng u cầu: Giải thích Bước 2: Nội dung kiến thức liên quan Các chất co dãn nhiệt bị ngăn cản gây lực lớn Liên hệ vào tốn: Nếu mái tơn có dạng phẳng, nhiệt độ ngồi trời tăng, mái tơn nở bị ngăn cản gây lực làm rách, thủng mái tôn Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Tại đường ống dẫn nước nóng khơng để thẳng mà phải có đoạn uốn cong? Hướng dẫn giải Khi có nước nóng chảy qua ống, ống nở dài Nếu khơng có đoạn uốn cong, nở dài ống bị ngăn cản gây lực lớn làm thay đổi hình dạng đường ống, hỏng đường ống Ví dụ 2: Tại cửa sổ kim loại cần có thêm miếng đệm cao su trong? Hướng dẫn giải Để nhiệt độ trời tăng, cửa sổ kim loại nở khơng bị ngăn cản miếng đệm cao su đàn hồi theo thay đổi kích thước cửa Do đó, cửa sổ ln khít, khơng bị cong vênh Ví dụ 3: Tại đặt đường ray xe lửa, người ta không đặt ray sát nhau, mà phải đặt chúng cách khoảng ngắn? A Để tiết kiệm ray B Để tránh gây lực lớn dãn nở nhiệt C Để tạo nên âm đặc biệt Trang D Để dễ uốn cong đường ray Hướng dẫn giải Khi trời nóng, đường ray dài khơng có khe hở, nở nhiệt đường ray bị ngăn cản, gây lực lớn làm cong đường ray Đáp án B Ví dụ 4: Rót nước sơi vào cốc thủy tinh mỏng hay cốc thủy tinh dày dễ vỡ hơn? Vì sao? A Rót nước sơi vào cốc thủy tinh dày dễ vỡ cốc thủy tinh mỏng dãn nở nhiệt mặt mặt cốc xảy gần lúc B Rót nước sơi vào hai loại cốc dễ vỡ có độ dãn nở nhiệt C Rót nước sơi vào cốc thủy tinh mỏng dễ vỡ cốc thủy tinh dày làm từ nhiều thủy tinh D Rót nước sơi vào hai loại cốc khó vỡ độ bền cốc khơng liên quan tới độ dày hay mỏng cốc Hướng dẫn giải Khi rót nước nóng vào cốc thủy tinh dày, lớp thủy tinh bên tiếp xúc với nước, nóng lên trước dãn nở, lớp thủy tinh bên ngồi chưa kịp nóng lên chưa dãn nở Kết lớp thủy tinh bên chịu lực tác dụng từ cốc bị vỡ Với cốc mỏng, lớp thủy tinh bên bên ngồi nóng lên, dãn nở đồng thời nên cốc khơng bị vỡ Chọn A Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Khi ghép ván sàn nhà, ván gần mép tường thường không đóng đinh để hở cách mép tường chút? A Vì chống ẩm từ tường vào ván B Vì khó đóng đinh C Vì để dễ thay D Vì đề phịng ván dãn nở nhiệt tác dụng lực lớn vào tường làm vênh ván nứt tường Câu 2: Ba cốc thủy tinh giống nhau, ban đầu cốc A đựng nước đá, cốc B đựng nước nguội (ở nhiệt độ phịng), cốc C đựng nước nóng Đổ rót nước sơi vào ba cốc Cốc dễ vỡ nhất? A Cốc A dễ vỡ B Cốc B dễ vỡ C Cốc C dễ vỡ D Khơng có cốc dễ vỡ Câu 3: Tại đường dây tải điện dây điện thoại không kéo căng cột điện mà luôn mắc trùng xuống? A Vì vào ban ngày, nhiệt độ nóng lên dây co lại bị đứt B Vì vào ban đêm, nhiệt độ giảm xuống, dây co lại bị đứt C Vì vào ban đêm, nhiệt độ giảm xuống, dây dãn bị đứt D Vì vào ban ngày, nhiệt độ nóng lên dây dãn bị đứt Câu 4: Hai cốc thủy tinh chồng lên bị khít lại Muốn tách rời hai cốc ta làm cách sau đây? Trang A Ngâm cốc vào nước nóng, đồng thời đổ nước lạnh vào cốc B Ngâm cốc vào nước lạnh, đồng thời đổ nước nóng vào cốc C Ngâm hai cốc vào nước nóng D Ngâm hai cốc vào nước lạnh Câu 5: Tại gạch lát vỉa hè có khoảng cách viên gạch lớn so với viên gạch lát nhà? A Vì ngồi trời thời tiết nóng, phải chừa khoảng cách để có dãn nở viên gạch B Vì lát lợi cho gạch C Vì lát hợp mỹ quan thành phố D Vì lát tiết kiệm nhiều gạch Câu 6: Điền từ cụm từ thích hợp vào chỗ chấm Sự co dãn nhiệt chất khí bị 1 ……………có thể gây ……………rất lớn Vì vậy: - Hai gối đỡ hai đầu số cầu thép có cấu tạo 3 …………… Một gối đỡ phải đặt lăn tạo điều kiện cho cầu ……………khi nóng lên mà khơng bị ngăn cản - Khi làm đường bê tông người ta không làm liền dải mà phải làm thành cách biệt nhau, phần có ……………Vì trời nóng lên, đường bê tơng ……………mà khơng bị ……………Nếu khơng có khe hở ……………của bê tông bị ngăn cản, gây ……………rất lớn làm nứt, hỏng đường Câu 7: Tại rót nước nóng khỏi phích nước, đậy nút lại nút hay bị bật ra? Làm để tránh tượng này? Câu 8: Giải thích cầu có khe co dãn? Câu 9: Em dự đốn tượng xảy với bóng điện dây tóc nóng sáng bị nước mưa hắt vào? Câu 10: Các ray đường sắt nối với nối Các gắn chặt với ray bu - lông đai ốc thơng qua lỗ trống (như hình vẽ) Tại phải lắp bu - lông đai ốc qua lỗ trống vậy? Câu 11: Để lắp đai sắt vào bánh xe gỗ người ta nung nóng đai sắt lắp vào bánh xe gỗ Sau đó, người ta nhúng bánh xe lắp đai sắt vào nước Tại phải làm vậy? Bài tập nâng cao Trang Câu 12: Tính khoảng cách khe hở đường ray thép chênh lệch nhiệt độ tối đa so với chúng lắp đặt 35°C? Chiều dài ban đầu ray 10 m Biết tăng 1°C 1m thép nở 0,011mm Dạng 2: Bài tập băng kép Phương pháp giải Ví dụ: Cấu tạo băng kép nào? A Băng kép cấu tạo từ hai kim loại có chất khác Bước 1: Xác định kiện cho (nhiệt độ, loại băng kép, ) yêu cầu đề B Băng kép cấu tạo từ thép đồng Bước 2: Dựa cấu tạo, tính chất ứng dụng băng kép rút câu trả lời cho toán nêu C Băng kép cấu tạo từ nhôm đồng D Băng kép cấu tạo từ thép nhôm Hướng dẫn giải Băng kép cấu tạo từ hai kim loại có chất khác Đáp án A Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Có hai băng kép: Băng thứ loại nhơm - đồng; băng thứ hai loại đồng - thép Khi hơ nóng, băng thứ cong phía đồng (Thanh nhơm nằm phía ngồi vịng cung), băng thứ hai cong phía thép (Thanh đồng nằm phía ngồi vịng cung) Hãy xếp chất đồng, nhơm, thép theo thứ tự nở nhiệt từ đến nhiều: A Nhôm, đồng, thép B Thép, đồng, nhôm C Đồng, thép, nhôm D Thép, nhôm, đồng Hướng dẫn giải: Hơ nóng Băng kép loại nhơm - đồng cong phía đồng đồng nở nhiệt nhơm Băng kép loại đồng thép - cong phía thép thép nở nhiệt đồng Thứ tự nở nhiệt từ tới nhiều: thép, đồng, nhôm Đáp án B Lưu ý: - Đun nóng băng kép cong kim loại nở nhiệt nhiều - Làm băng kép cong kim loại nở nhiệt Bài tập tự luyện dạng Bài tập Trang Câu 1: Băng kép hoạt động dựa tượng đây? A Các chất rắn nở nóng lên B Các chất rắn co lại lạnh C Các chất rắn khác dãn nở nhiệt khác D Các chất rắn nở nhiệt Câu 2: Chọn câu A Khi nhiệt độ tăng, băng kép cong phía kim loại dãn nở nhiệt nhiều B Băng kép cấu tạo từ hai kim loại có chất giống C Băng kép dùng để đóng ngắt mạch điện nhiệt độ thay đổi D Khi nhiệt độ tăng, băng kép dãn nở theo đường thẳng Câu 3: Băng kép ứng dụng A làm cốt cho trụ bê tông B làm giá đỡ C việc đóng ngắt mạch điện D làm dây điện thoại Câu 4: Có băng kép làm từ kim loại đồng sắt (đồng nở nhiệt nhiều sắt) Khi nung nóng, băng kép nào? A Cong phía sắt B Cong phía đồng C Khơng bị cong D Đầu tiên cong phía đồng, sau cong phía sắt Câu 5: Băng kép thẳng, làm cho lạnh bị cong phía thép hay đồng? A Cong phía đồng đồng co nhiệt thép B Cong phía đồng đồng co nhiệt nhiều thép C Cong phía thép đồng co nhiệt thép D Cong phía thép đồng co nhiệt nhiều thép Câu 6: Cho băng kép hình vẽ Khi bị nung nóng băng kép A Cong lên phía B Cong xuống phía C Khơng bị cong, dài D Khơng có tượng xảy Câu 7: Cho băng kép thép - đồng (thép nở nhiệt đồng) Muốn băng kép cong phía đồng phải A đốt nóng băng kép mặt đồng phía B đốt nóng băng kép mặt đồng phía C làm lạnh băng kép D khơng có cách băng kép ln cong phía thép Câu 8: Làm lạnh băng kép làm từ hai kim loại nhơm - bạc, băng kép cong phía nhơm So sánh nở nhiệt nhơm bạc A Nhơm nở nhiệt nhiều bạc B Bạc nở nhiệt nhiều nhơm C Bạc nhơm nở nhiệt D Khơng thể so sánh Câu 9: Chọn từ cụm từ thích hợp điền vào chỗ trống Trang Băng kép gồm 1 ……………có chất …………… tán chặt vào với Khi bị nung nóng hay làm lạnh kim loại khác 3 ……………khác nên băng kép bị ……………Do người ta ứng dụng tính chất vào việc …………… Câu 10: Cho băng kép hình vẽ Khi bị nung nóng băng kép cong phía kim loại So sánh nở nhiệt kim loại kim loại Câu 11: Cho cấu tạo bàn Biết lưỡng kim băng kép từ kim loại đồng thép Khi đủ nóng bàn tự động ngắt điện Hỏi thép băng kép nằm phía hay phía dưới? Tại sao? Câu 12: Cho cấu tạo chuông báo cháy sau: Tại có cháy, chng báo kêu để báo động cho người Biết băng kép dùng chuông đồng - nhôm với đồng phía Câu 13: Cho ấm đun nước với cấu tạo phần dây đun hình bên Hãy giải thích nước sơi ấm tự ngắt điện? Biết băng kép dùng ấm đun nước đồng - thép với đồng phía bên Câu 14: Nhiệt kế kim loại có cấu tạo hình vẽ Nhiệt kế chế tạo dải băng kép dạng cuộn dây (để tăng chiều dài nhằm tăng độ nhạy nhiệt kế) Một đầu cuộn dây kết nối với vỏ thiết bị đầu lại kết nối với kim thị Hãy nêu nguyên tắc hoạt động nhiệt kế Trang ĐÁP ÁN Dạng Giải thích tượng liên quan đến tượng nở nhiệt 1-D 2-A 3-B 4-A 5-A Câu 2: Do cốc A có thay đổi nhiệt độ đột ngột, lúc đầu cốc chứa nước đá, nước lạnh làm thủy tinh phía cốc co lại, sau rót nước nóng, lớp cốc nóng, nở trước lớp thủy tinh bên ngồi chưa kịp nóng lên chưa dãn nở Kết lớp thủy tinh bên chịu lực tác dụng từ cốc dễ bị vỡ; Câu 4: Ngâm cốc vào nước nóng để cốc nở ra, đổ nước lạnh vào cốc để cốc co lại Như tách rời cốc; Câu 6: 1 ngăn cản 2 lực 3 khác 4 dài 5 khe hở 6 dài 7 ngăn cản 8 nở nhiệt 9 lực Câu 7: Khi rót nước nóng khỏi phích nước, lượng khơng khí bên ngồi tràn vào phích Nếu đậy nút lại lượng khí bị nước phích làm cho nóng lên, nở bị nút ngăn cản gây lực làm nút bị bật Để tránh tượng không nên đậy nút lại mà chờ cho lượng khí tràn vào phích nóng lên, nở bớt ngồi đóng nút lại Câu 8: Vì trời nóng (hoặc lạnh) cầu nở dài (hoặc co lại) khơng có khe co dãn nở nhiệt cầu bị ngăn cản, gây lực lớn làm nứt gãy cầu Câu 9: Bóng đèn sáng có nhiệt độ cao mà bị nước mưa hắt vào bị vỡ phần bên lạnh đột ngột nên co lại phần bên bóng có nhiệt độ cao nở Kết lớp thủy tinh bên ngồi bóng đèn chịu lực từ bên làm bóng đèn bị vỡ Câu 10: Vì trời nóng, bu - lông đai ốc sắt nở dài khơng có lỗ trống nở nhiệt bu - lơng đai ốc bị ngăn cản, gây lực lớn làm hỏng khớp nối Câu 11: Nung nóng đai sắt đai nở ra, dễ dàng lắp vào bánh xe Sau nhúng bánh xe lắp đai sắt vào nước làm cho đai co lại siết chặt vào bánh xe Câu 12: Trang Tăng 35°C chiều dài ray tăng: x.0 t 0,011.10.35 3,85 mm Khoảng cách khe hở đường ray thép chênh lệch nhiệt độ tối đa so với chúng đặt 35°C phải lớn 3,85mm Dạng Bài tập băng kép 1-C 2-C 3-C 4-A 5-B 6-B 7-C 8-A Câu 8: Vì bị làm lạnh, băng kép cong phía kim loại nở nhiệt nhiều hơn; Câu 9: 1 kim loại 2 khác 4 cong 5 đóng - ngắt mạch tự động 3 nở nhiệt Câu 10: Khi bị nung nóng băng kép cong phía kim loại Nên kim loại nở nhiệt kim loại Câu 11: Khi đủ nóng bàn tự động ngắt điện băng kép cong lên phía để mạch điện hở Vậy thép băng kép nằm phía thép nở nhiệt đồng nên đồng dài phía ngồi vịng cung Câu 12: Khi có cháy, nhiệt độ tăng, băng kép cong phía đồng nhơm nở nhiệt nhiều đồng nên nhơm dài ngồi vịng cung Khi trở thành mạch điện kín chng báo kêu để báo động cho người Câu 13: Khi có nước sơi, nhiệt độ tăng, băng kép cong phía sắt đồng nở nhiệt nhiều sắt nên đồng dài vịng cung Khi mạch điện hở, khơng cịn dòng điện chạy qua dây đun, ấm tự ngắt điện Câu 14: Nguyên tắc hoạt động nhiệt kế: Trong nhiệt kế này, băng kép sử dụng dạng cuộn dây Một đầu cuộn dây kết nối với vỏ thiết bị đầu lại kết nối với kim thị Khi tăng nhiệt độ băng kép, đầu cuộn dây tự di chuyển dẫn đến dịch chuyển kim thị thang đo Thang đo hiệu chuẩn theo nhiệt độ Vì vậy, độ lệch kim thị cho biết nhiệt độ thang đo Trang 10