Bài 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn

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
.

I. Sự nở dài:
C2: Em hãy đọc nội dung của C2.
Từ α = ∆l/l
0
.∆t
Suy ra: Khi ∆t = 1, thì α = ∆l/l
0
.
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 sự nở khối.
Độ nở khối của vật rắn:
∆V = V – V
0
= βV
0
∆t
β là hệ số nở khối, β≈3α. Đơn vị đo là
1/K hay K
-1
.

II. Sự nở khối:
Em hãy giải 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, …

Xem chi tiết: Bài 36: Sự nở vì nhiệt của vật rắn