Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩ...

BÀI 52: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT RẮN I. Sự nở dài II. Sự nở thể tích (hay sự nở khối) III. Hiện tượng nở vì nhiệt trong kĩ thuật  Sự nở vì nhiệt: Khi nhiệt độ của vật rắn tăng lên thì nói chung kích thước của vật tăng lên. Đó là vì nhiệt.  Sự nở vì nhiệt được phân thành 2 loại: sự nở dài và sự nở thể tích. I. Sự nở dài Sự nở dài là sự tăng kích thước của vật rắn theo một phương đã chọn. Xét sự nở dài của một thanh kim loại: t o (ºC) chiều dài thanh là ℓ o ℓ ۪ t (ºC) chiều dài thanh tăng thêm lượng Δℓ ℓ ۪ ℓ ℓ = ℓ 0 +۪ ℓ (1) Kết quả của thí nghiệm cho biết Δℓ=αℓ 0 (t-t 0 ) (2). Thế (2) vào (1), ta được: ℓ= ℓ 0 [1+ α(t-t 0 )] Trong đó α là hệ số tỉ lệ, có đơn vị là K -1 (hoặc độ -1 ) Hệ số nở dài α phụ thuộc vào bản chất của chất làm thanh. II. Sự nở thể tích (sự nở khối) Khi nhiệt độ tăng thì kích thước của vật rắn theo các phương đều tăng lên theo định luật của sự nở dài, nên thể tích của vật tăng lên. Đó là sự nở thể tích hay sự nở khối. Gọi V 0 là thể tích của vật ở nhiệt độ t 0 . Khi nhiệt độ của vật tăng lên đến nhiệt độ t thì thể tích của vật là: V = V 0 [1 + β ( t – t 0 )] Với β là hệ số nở thể tích hay hệ số nở khối, có đơn vị là K -1 (hoặc độ -1 ). Thực nghiệm cho thấy hệ số nở khối của một chất xấp xỉ bằng 3 lần hệ số nở dài của chính chất ấy, tức là: β =3α. III. Hiện tượng nở vì nhiệt trong kĩ thuật Vật rắn khi nở ra hay co lại đều tạo nên một lực khá lớn tác dụng lên vật khác tiếp xúc với nó. Do đó người ta phải chú ý đến sự nở vì nhiệt trong kĩ thuật. Ứng dụng sự nở vì nhiệt: tạo ra băng kép dùng làm rơle điều nhiệt trong bàn là, bếp điện… III. Hiện tượng nở vì nhiệt trong kĩ thuật Đề phòng tác hại của sự nở vì nhiệt: Ta phải chọn các vật liệu có hệ số nở dài như nhau khi hàn ghép các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như chế tạo đuôi bóng đèn điện. Ta phải để khoảng hở giữa hai vật nối liền nhau như chỗ nối hai đầu thanh ray đường sắt, chỗ đầu chân cầu… Ta phải tạo vòng uốn trên các ống dẫn dài như ở đường ống dẫn khí hay dẫn chất lỏng. Cho biết câu nào đúng, câu nào sai: 1/ Chất rắn nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi 2/ Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt giống nhau 3/ Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau 4/ Quả cầu nóng lên, thể tích quả cầu giảm 5/ Quả cầu lạnh đi, thể tích quả cầu giảm 6/ Quả cầu nóng lên, khối lượng của quả cầu không thay đổi Đ S S Đ Đ Đ CỦNG CỐ Một lọ thuỷ tinh được đậy bằng nút thuỷ tinh. Nút bị kẹt. Hỏi phải mở nút bằng cách nào trong các cách sau đây? A. Hơ nóng nút. B. Hơ nóng cổ lọ. C. Hơ nóng cả nút và cổ lọ. D. Hơ nóng đáy lọ.   Câu 1 Chào mừng quý thầy cô em học sinh đến với học hôm Giáo viên hướng dẫn: Lê Xuân Long Sinh viên thực : Trần Thị Hạnh Tại nhiệt độ cao bàn lại tự động ngắt điện ? Tại đầu cầu sắt phải đặt gối đỡ xê dịch lăn? Bài 36: Sự nở nhiệt chất rắn I SỰ NỞ DÀI Thí nghiệm a, Dụng cụ Làm cách để làm tăng chiều dài sắt mà không cần tác dụng lực? Dự đoán dụng cụ cần thiết để tiến hành thí nghiệm ? Video Tính hệ số α lần đo ∆t ( C) 30 ∆l (mm) 0,25 α= ∆l l0 ∆t Có nhận xét sai 1,67.10 -5 lệch giá trị α? 40 0,33 50 0,41 60 0,49 70 0,58 1,65.10 -5 1,64.10 1,63.10 -5 -5 1,67.10 -5 Làm thí nghiệm với vật rắn có độ dài chất Vậyliệu hệkhác sốnhau α phụ Người tayếu tìm thuộc vào tố hệ số α số chất nào? rắn bảng bên Chất liệu α Nhôm 24.10 Đồng đỏ 17.10 Sắt, thép 11.10 Inva (Ni-Fe) 0,9.10 Thủy tinh 9.10 Thạch anh 0,6.10 -6 -6 -6 -6 -6 -6 Kết Luận: Chúng ta thấy nhiệt độ tăng chiều dài đồng tăng, tượng người ta gọi nở dài (vì nhiệt) Vậy nở dài gì? - Sự tăng độ dài vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở dài Dựa vào công thức tính hệ số α cho biết độ nở dài phụ thuộc yếu tố nào? - Độ nở dài ∆l vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆t độ dài ban đầu l0 vật - Công thức nở dài: ∆l = l – l0 = αl0∆t Trong đó: • ∆l độ nở dài •∆t độ tăng nhiệt độ • α : hệ số nở dài ( 1/K hay K-1 ) phụ thuộc chất liệu vật rắn Với vật rắn có tính đẳng hướng nở nhiệt diễn theo hướng nào? Thí nghiệm: Tại cầu không chui lọt qua vòng tròn nữa? Vì thể tích cầu tăng lên bị nung nóng II SỰ NỞ KHỐI Thế nở khối? II- SỰ NỞ KHỐI - Sự tăng thể tích vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở khối Công thức nở khối có dạng nào? - Công thức độ nở khối ( đồng chất, đẳng hướng): ∆V = V − V0 = βV0 ∆t V0, V: thể tích vật rắn t0 t ( C) (m ) ∆t = t - t0 : độ tăng nhiệt độ ( C) –1 β ≈ 3α: Hệ số nở khối (1/K K )  Lưu ý: công thức ΔV=V – Vo=βVoΔt áp dụng cho chất lỏng (trừ nước gần C) Nước C bị co lại tích nhỏ nên khối lượng riêng lớn nhất; tăng giảm nhiệt độ từ C nước lại nở thể tích nước tăng lên, nên khối lượng riêng lại giảm Chính điều giải thích tượng nước biển( sông, hồ ) mùa đông đóng băng lớp bề mặt III- ỨNG DỤNG - Trong kĩ thuật chế tạo lắp đặt máy móc xây dựng công trình, người ta phải tính toán để: + Khắc phục tác dụng có hại nở nhiệt: Có khoảng cách nhịp cầu Tại đầu cầu sắt phải đặt gối đỡ xê dịch lăn? Một đầu đặt gối lên lăn để tạo điều kiện cho cầu dài trời nóng lên mà không bị ngăn cản Khi trời nắng nóng, tôn nở ra, mái tôn thẳng hình gợn sóng đinh bị bung mái tôn hình gợn sóng đủ diện tích để giãn nở Tại mái tôn nhà lại có hình lượn sóng Các ống nước kim loại lại phải uốn cong Để ống bị nở dài đoạn cong biến dạng mà không bị gãy Tại đầu ray đường sắt lại phải có khe hở ? Để nhiệt độ tăng đường ray không bị uốn cong gây nguy hiểm tàu qua * Ứng dụng nở nhiệt khác chất để tạo băng kép dùng làm rơle điều nhiệt bàn là, bếp điện… Tại bàn điện lại tự động tắt đủ nóng? Đèn báo ®iện Tiếp điểm Băng kép Lá thép Lá đồng Băng kép gồm kim loại khác đồng thép tán chặt sát với Ở nhiệt độ bình thường băng kép thẳng Khi bị nóng lên, hai băng kim loại nở dài không giống mà băng kép bị uốn cong lên phía trên, đẩy tiếp điểm lên làm ngắt mạch điện  Bài 36: SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN ĐẶT VẤN ĐỀ VÀO BÀI: * Tại sao giữa hai đầu thanh ray của đường sắt lại phải có một khe hở? * Độ rộng của khe hở này phụ thuộc những yếu tố gì và có thể xác định nó theo công thức như thế nào? I. Sự nở dài: * Ban đầu: Nhiệt độ thanh đồng: t 0 = 20 0 C. Độ dài thanh đồng: l 0 = 500 mm. * Khi tăng đến nhiệt độ t: Độ nở dài của thanh đồng: ∆l. Độ tăng nhiệt độ: ∆t = t – t 0 1. Thí nghiệm: I. Sự nở dài: 1. Thí nghiệm: C1: Em hãy đọc nội dung C1 và báo cáo kết quả thực hiện phép tính. I. Sự nở dài: 1. Thí nghiệm: Nhiệt độ ban đầu: t 0 = 20 0 C. Độ dài ban đầu: l 0 = 500 mm. ∆t ( 0 C) ∆l (mm) α = ∆l/l 0. ∆t 30 40 50 60 70 0.25 0.33 0.41 0.49 0.58 1,67.10 5 1,65.10 5 1,64.10 5 1,63.10 5 1,66.10 5 I. Sự nở dài: 1. Thí nghiệm: * Giá trị trung bình của α: α = (α 1 + α 2 + α 3 + α 4 + α 5 )/5 ≈ 1,65.10 5 K -1 . * Sai số tỉ đối: δα = ∆α/α ≈ 5% * Sai số tuyệt đối: ∆α ≈ 0,08.10 -5 K -1 . * Kết quả phép đo: α = (1,65 ±0,08).10 -5 K -1 . I. Sự nở dài: 1. Thí nghiệm: Kết quả thí nghiệm: α không đổi. Vậy: ∆l = αl 0 (t – t 0 ) Hay: ∆l /l 0 = α.∆t Với ε = ∆l /l 0 là độ nở dài tỉ đối. ∆t = (t – t 0 ) là độ tăng nhiệt độ của thanh đồng. I. Sự nở dài: 1. Thí nghiệm: Làm thí nghiệm với các vật rắn có độ dài và chất liệu khác nhau.  Kết quả thí nghiệm tương tự, nhưng hệ số α có giá trị thay đổi phu thuộc vào chất liệu của vật rắn. Chất liệu α (K -1) Nhôm Đồng đỏ Sắt, thép Inva (Ni-Fe) Thủy tinh Thạch anh 24.10 -6 17.10 -6 11.10 -6 0,9.10 -6 9.10 -6 0,6.10 -6 I. Sự nở dài: 2. Kết luận: Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài. Độ nở dài ∆l của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆t và độ dài ban đầu l 0 của vật đó. I. Sự nở dài: 2. Kết luận: ∆l = l – l 0 = αl 0 ∆t Đây là công thức nở dài. α : là hệ số nở dài, phụ thuộc vào chất liệu vật rắn. Đơn vị đo là 1/K hay K -1 . [...]... lại bài tập ví dụ trong sách giáo khoa (trang196) III Ứng dụng: * Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt sao cho các vật rắn không bị cong hoặc gãy nứt khi nhiệt độ thay đổi * Lợi dụng sự nở vì nhiệt để ghép đai sắt vào các bánh xe, chế tạo băng kép, … Củng cố bài học: Phát biểu và viết công thức nở dài của vật rắn  Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài Độ nở dài ∆l của. ..I Sự nở dài: C2: Em hãy đọc nội dung của C2 Từ α = ∆l/l0.∆t Suy ra: Khi ∆t = 1, thì α = ∆l/l0 Hệ số nở dài của thanh rắn có trị số bằng độ dãn dài tỉ đối của thanh rắn khi nhiệt độ của nó tăng thêm 1 độ II Sự nở khối: Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là Bài 52: Sự nở vì nhiệt của vật rắn. Bài 52 :Sự nở vì nhiệt của vật rắn • Các phép đo vào ngày 01/01/1890 và ngày 01/07/1890 cho thấy sau 6 tháng tháp đã cao thêm 10 cm. • Tại sao có sự kỳ lạ đó? Sắt thép có thể lớn lên được chăng? Tháp ÉpPhen Ta làm thí nghiệm: * Ở T 0 * Ở T 1 (T 1 >T 0 ) l 0 l 0 + ∆ l ∆l Hay chiều dài của thanh kim loại sau thời gian (T 1 – T 0 ) là: l = l 0 + ∆ l ∆ l lại dược tính ∆ l = αl 0 (T 1 – T 0 ) α là hệ só ở dài, có đơn vị K -1 l = l 0 [1 + α(T 1 – T 0 )] 1 - Sự nở dài. Chất α (.10 -6 K -1 ) Nhôm Sắt Đồng Thiếc Chì Thuỷ tinh thường Thuỷ tinh thạch anh Đồng thau Thép 24,5 11,4 17,2 23 30,3 9,5 0,6 18,0 11,0 Từ bảng trên có thể rút ra nhận xét gì về sự nở vì nhiệt của các chất rắn khác nhau? Hệ số nở dài phụ thuộc vào bản chất của chất làm thanh Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau. 2 . Sự nở thể tích(Sự nở khối) - Thể tích của vật rắn ở T 0 C V = V 0 + ∆V = V 0 [1 + β(T 1 – T 0 )] β : hệ số nở khối (K -1 hay độ -1 ) - Thực nghiệm cho thấy β = 3α 3 . Hiện tượng nở vì nhiệt trong kỹ thuật 1 2 2 KIỂM TRA BÀI CŨ KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1 Câu 1 : : Phân biệt biến dạng đàn hồi và Phân biệt biến dạng đàn hồi và biÕn d¹ng biÕn d¹ng dẻo. Cho thí dụ. dẻo. Cho thí dụ. Câu 2 Câu 2 : : Phát biểu định luật Húc. Phát biểu định luật Húc. Biểu thức – tên gọi – đơn vị ? Biểu thức – tên gọi – đơn vị ? 3 3 ĐÁP ÁN ĐÁP ÁN Câu 1 Câu 1 : : Bi Bi ến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo ến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo . . BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI BIẾN DẠNG ĐÀN HỒI BIẾN DẠNG DẺO BIẾN DẠNG DẺO Nếu ngoại lực thôi tác dụng , vật tự lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu thì biến dạng của vật được gọi là biến dạng đàn hồi Vd : Sợi dây phơi Nếu ngoại lực thôi tác dụng , vật không tự lấy lại hình dạng và kích thước ban đầu thì biến dạng của vật được gọi là biến dạng dẻo ( biến dạng còn dư ) Vd : Đoạn dây đồng bị xoắn 4 4 ĐÁP ÁN ĐÁP ÁN Câu 2 Câu 2 : : Định luật Húc Định luật Húc . . “Trong giới hạn đàn hồi độ biến dạng tương đối kÐo hay nÐn cña thanh r¾n tiÕt diÖn ®Òu và ứng suất làm biến dạng tỉ lệ với nhau” N/m 2 m 2 m m N F S = ∆l l 0 E 5 Th Th ¸p Effel ë Pari. ¸p Effel ë Pari. C¸c phÐp ®o chiÒu C¸c phÐp ®o chiÒu cao th¸p vµo ngµy cao th¸p vµo ngµy 01/01/1890 vµ 01/01/1890 vµ ngµy 01/ 07 /1890 ngµy 01/ 07 /1890 trong vßng 6 th¸ng trong vßng 6 th¸ng th¸p cao thªm h¬n th¸p cao thªm h¬n 10cm. 10cm. 6 7 8 9 10 CÂU HỎI CÂU HỎI Câu 1 (3 đ) Câu 2 (3 đ) Câu 3 (4 đ) 1) Phát biểu và viết biểu thức định luật Húc về biến dạng cơ của vật rắn? Trong giới hạn đàn hồi, độ biến dạng tỉ đối của vật rắn (hình trụ đồng chất) tỉ lệ thuận với ứng suất tác dụng vào vật đó. Đáp án: 0 l l ε ασ ∆ = = CÂU HỎI CÂU HỎI 2) Phát biểu về tính chất cơ học cơ bản của vật rắn nào sau đây đúng? A.Vật rắn chỉ có tính đàn hồi. B.Vật rắn chỉ có tính dẻo. C.Vật rắn có tính đàn hồi hoặc tính dẻo. D.Vật rắn vừa có tính đàn hồi, vừa có tính dẻo. A B C D Câu 1 (3 đ) Câu 2 (3 đ) Câu 3 (4 đ) CÂU HỎI CÂU HỎI 3) Một sợi dây thép dài 5 m, tiết diện thẳng 100 mm 2 , suất đàn hồi E = 2.10 11 Pa. Khi chịu tác dụng của lực kéo bằng 2,88.10 4 N, thanh thép dài thêm một đoạn bao nhiêu? Đáp án: 0 4 0 11 4 5.2,88.10 2.10 .10 dh S F F E l l l F l ES − = = ∆ => ∆ = = = 7,2.10 -3 m = 7,2 mm. Câu 1 (3 đ) Câu 2 (3 đ) Câu 3 (4 đ) Các phép đo vào ngày 01/01/1890 và ngày 01/07/1890 cho thấy sau 6 tháng tháp đã cao thêm 10 cm. 8 Bài 36 Bài 36 NOÄI DUNG NOÄI DUNG I. SỰ NỞ DÀI I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghi m ệ 2. K t lu nế ậ II. S N KH I Ự Ở Ố II. S N KH I Ự Ở Ố III. NG D NGỨ Ụ III. NG D NGỨ Ụ Bài 36: Bài 36: NOÄI DUNG NOÄI DUNG 1. Thí nghiệm I. SỰ NỞ DÀI I. SỰ NỞ DÀI 1. Thí nghiệm a. Sơ đồ thí nghiệm bố trí như hình 36.2 SGK ℓ 0 ℓ 0 Δℓ t o (ºC) chiều dài thanh là ℓ o t (ºC), t > t 0 , chiều dài thanh tăng thêm lượng Δℓ Bài 36: Bài 36: [...]... thức tính sự nở khơi` Sự nở vì nhiệt đặc biệt của nước Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI III ỨNG DỤNG 1 Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: 1 Thí nghiệm 2 Kết luận II SỰ NỞ KHỐI 1 Định nghĩa: 2 Cơng thức tính sự nở khối III ỨNG DỤNG - Giữa đầu các thanh ray của đường sắt phải có khe hở Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI III ỨNG DỤNG 1 Khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt: 1 Thí... thiểu của thanh bằng độ nở dài của thanh ∆l = αl0 (t – t0) =11.10-6,125(50 -15) = 4,81 mm Bài 36: Bài 36: II SỰ NỞ KHỐI NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI 1 Thí nghiệm 2 Kết luận II SỰ NỞ KHỐI Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI 1 Thí nghiệm 2 Kết luận II SỰ NỞ KHỐI 1 Định nghĩa: 2 Cơng thức tính sự nở khối II SỰ NỞ KHỐI 1 Định nghĩa: Sự tăng nào là sự củakhối? khi nhiệt độ tăng Thế thể tích nở vật rắn gọi là sự nở. .. 0,6.10-6 Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI 1 Thí nghiệm 2 Kết luận I SỰ NỞ DÀI 2 Kết luận Qua thí nghiệm cho biết thế nào là sự nở dài? Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng là sự nở dài (vì nhiệt) Độ Nêudài ∆l của vậtgiữa (hình trụ và ∆t?chất) tỉ nở mối quan hệ rắn ∆l với l đồng 0 lệ với độ tăng nhiệt độ ∆t và độ dài ban đầu l0 của vật đó ∆l = l − l0 = α l0 ∆t l = l0 (1 + α∆t ) Cơng thức nở dài... lệ α gọi là hệ số nở dài (1/K hoặc K–1) phụ thuộc bản chất của chất làm thanh Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI 2 Kết luận I SỰ NỞ DÀI 1 Thí nghiệm 2 Kết luận C2 SGK? ∆l Từ α = l0 ∆t ∆l => α = = ε l0 “Hệ số nở dài của thanh rắn có trị số bằng độ dãn dài tỉ đối của thanh rắn khi nhiệt độ của nó tăng thêm 1 độ” Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG I SỰ NỞ DÀI 1 Thí nghiệm 2 Kết luận I SỰ NỞ DÀI 2 Kết luận *... nở khối 2 Cơng thức tính sự nở khối Độ nở khối của vật rắn: ∆V = V − V0 = βV0 ∆t hay V = V0 (1 + β∆t ) V0, V: thể tích vật rắn ở t0 và t (0C) (m3) ∆t = t - t0 : độ tăng nhiệt độ (0C) β ≈ 3α: Hệ số nở khối (1/K hoặc K–1) Bài 36: Bài 36: NỘI DUNG II SỰ NỞ KHỐI 2 Cơng thức tính sự nở khơi` I SỰ NỞ DÀI 1 Thí nghiệm 2 Kết luận II ... thấy nhiệt độ tăng chiều dài đồng tăng, tượng người ta gọi nở dài (vì nhiệt) Vậy nở dài gì? - Sự tăng độ dài vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở dài Dựa vào công thức tính hệ số α cho biết độ nở dài... II- SỰ NỞ KHỐI - Sự tăng thể tích vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở khối Công thức nở khối có dạng nào? - Công thức độ nở khối ( đồng chất, đẳng hướng): ∆V = V − V0 = βV0 ∆t V0, V: thể tích vật rắn. .. liệu vật rắn Với vật rắn có tính đẳng hướng nở nhiệt diễn theo hướng nào? Thí nghiệm: Tại cầu không chui lọt qua vòng tròn nữa? Vì thể tích cầu tăng lên bị nung nóng II SỰ NỞ KHỐI Thế nở khối?