Vật lý 6: Lý thuyết sự nở vì nhiệt của chất rắn (+ giải đáp bài tập dễ hiểu)

Sức nóng của chất rắn bạn có thể nhìn thấy rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày. Bởi vì trên thực tế, khi nhiệt độ môi trường thay đổi, chất rắn cũng sẽ có những thay đổi nhất định. Để hiểu rõ hơn về vấn đề này, cũng như để giúp bạn có kiến ​​thức chuyên môn về việc áp dụng nhiệt rắn, khỉ sẽ cung cấp tất cả các thông tin hữu ích trong bài viết sau.

Lý thuyết mở rộng nhiệt rắn

Các nhà sản xuất giải thích việc nở vì nhiệt của chất rắn là khi nhiệt độ cao, chất rắn sẽ mở rộng; Nhưng khi nhiệt độ giảm, chất rắn sẽ co lại.

Các vật thể rắn được tạo thành từ nhiều vật liệu khác nhau như đồng, nhôm, sắt, v.v … Mỗi vật liệu sẽ có các hiện tượng sưởi ấm khác nhau.

Việc nở nhiệt của chất rắn được áp dụng rất nhiều trong cuộc sống và diễn ra thường xuyên xung quanh chúng ta. Chất rắn có 2 loại đàn hồi: nở dài (thay đổi kích thước theo chiều dài) và nở khối (thay đổi kích thước theo thể tích).

Ví dụ về sự giãn nở nhiệt rắn

Ví dụ 1: Tháp Ephen

Tháp cưỡng bức-Phen (Eiffel) ở Paris là một tòa tháp thép nổi tiếng thế giới. Việc đo chiều cao của tòa tháp được thực hiện vào ngày 1 tháng 1 năm 1890 và ngày 1 tháng 7 năm 1890, kết quả cho thấy trong vòng 6 tháng của tòa tháp cao hơn 10cm.

Chúng ta có thể áp dụng lý thuyết mở rộng nhiệt của Solid để giải thích sự thay đổi này.

Cụ thể, tháng một ở Pháp là mùa đông, nhiệt độ vẫn còn tương đối thấp. Và tháng 7 sẽ rơi vào tháng mùa hè, nhiệt độ cao hơn nhiều so với tháng một. Mặt khác, tòa tháp ép được tạo thành bằng thép. Do đó, tòa tháp sẽ mở rộng theo sự thay đổi do nhiệt, ảnh hưởng đáng kể đến chiều cao của tòa tháp. Vào tháng 7, tòa tháp sẽ nở và cao hơn 10 – 15 cm so với mùa đông.

Ví dụ 2: Thử nghiệm với hình cầu kim loại

Để thực hiện thí nghiệm, chúng ta cần chuẩn bị một quả bóng và một vòng tròn, tất cả đều được làm bằng kim loại (hình).

• Trước khi sưởi ấm, quả cầu kim loại sẽ hoàn toàn đi qua vòng. Nhưng sau khi tiến hành một quả bóng nóng với ánh sáng trong vòng 3 phút, quả cầu không thể đi qua lần đầu tiên.

• Tiếp theo, chúng tôi tiến hành nhúng quả cầu kim loại đã được làm nóng vào nước lạnh. Vào thời điểm đó, quả bóng có thể đi qua vòng ban đầu.

Giải thích hiện tượng này, chúng ta có thể áp dụng lý thuyết mở rộng vì sức nóng của chất rắn: quả bóng khi được làm nóng sẽ nóng lên, khiến khối lượng tăng lên, do đó nó không thể vượt qua vòng ban đầu. Mặt khác, khi nhúng trong nước lạnh, nhiệt độ của quả bóng giảm đáng kể, khiến quả cầu bị co lại, thể tích nhỏ hơn nhiệt. Do đó, bóng có thể đi qua vòng ban đầu.

Kết luận kết luận Nhiệt của chất rắn

Sau khi đề cập đến lý thuyết và các ví dụ cụ thể, chúng ta có thể kết luận những ý tưởng chính về hiện tượng nở vì sức nóng của chất rắn như sau:

• Chất rắn sẽ mở rộng khi nhiệt độ tăng; Khi nhiệt độ giảm, chất rắn sẽ co lại.

• Các chất rắn khác nhau sẽ có nhiệt khác nhau.

So sánh sức nóng của rắn

Việc nở vì nhiệt có sự khác biệt giữa các chất rắn.

Ví dụ, một vật thể làm bằng sắt sẽ mở rộng vì nhiệt khác với cấu trúc nhôm.

Bảng dữ liệu sau đây đã được nghiên cứu và chứng minh bởi các nhà vật lý, cho thấy các hệ số mở rộng khác nhau của từng loại vật liệu.

Đối với chất rắn, mọi người sẽ phân biệt dựa trên chiều dài và khối khối. Nếu chúng ta nhận thấy một sự thay đổi về chiều dài của chất rắn, đây là một sự nở hoa dài.

Nếu khối lượng rắn thay đổi ở các nhiệt độ khác nhau, thì đây là một khối lượng lớn. Tuy nhiên, trong thực tế, trong các bảng dữ liệu cụ thể, mọi người thường sẽ ghi lại độ dài của việc mở rộng vật liệu thay vì hệ số nở rộ.

Khai mạc dài của chất rắn

Các hầm dài là chiều dài của chất rắn ở các nhiệt độ khác nhau. Cụ thể hơn, nếu chúng ta xem xét và nhận thấy chiều dài của một vật thể là khác nhau trước và sau khi sưởi ấm hoặc làm mát, thì đây là sự nở rộ. Theo các nhà vật lý, hatch dài (DL) của chất rắn đồng nhất sẽ tỷ lệ thuận với nhiệt độ và chiều dài ban đầu.

Ngoài ra, khi nhiệt độ của vật rắn trở về trạng thái ban đầu, kích thước của đối tượng sẽ bị thu hẹp/ nhỏ hơn. Điều này dựa trên lý thuyết mở rộng của chất rắn: khi nhiệt độ giảm, chiều dài của vật thể cũng giảm. Đây là nguyên tắc nở hoa dài của chất rắn.

Khăn hoa rắn

Chúng ta có thể dễ dàng đo lường sự thay đổi của các đối tượng rắn hình dài. Tuy nhiên, đối với một số vật thể hình và hình cầu, chúng ta cần xem xét sự nở hoa thay vì nở nhiệt. Cụ thể, khi nhiệt độ của các vật rắn tăng/ giảm, thể tích của vật thể cũng tăng/ giảm.

Xem thêm: Lý thuyết vật lý 6 Bài 19 Mở rộng quá mức chất lỏng (giải quyết các bài tập dễ hiểu)

Áp dụng nhiệt rắn trong cuộc sống

Việc nở nhiệt có nhiều ứng dụng trong cuộc sống, đặc biệt là trong lĩnh vực kỹ thuật. Ví dụ:

• Trong việc sản xuất băng đôi (phần chính của rơle nhiệt), khi được làm nóng hoặc làm mát, chúng sẽ thay đổi (mở rộng hoặc co lại). Do đó, người ta có thể được áp dụng để thiết kế các thiết bị tự động để đóng mạch khi có sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ.

• Trong lĩnh vực máy móc hoặc xây dựng các công trình, các kỹ sư phải tính toán cẩn thận để khắc phục các vấn đề nguy hiểm có thể xảy ra do mở rộng nhiệt. Khi quan sát các đường ray của tàu, chúng ta có thể nhận thấy các khoảng trống được thiết kế giữa các thanh sắt. Điều này sẽ giúp các đường ray không bị biến dạng hoặc va chạm với nhiệt độ tăng vào mùa hè gây nguy hiểm cho hành khách tàu hỏa.

• Ở đầu tay cầm dao, liềm bằng gỗ thường được gắn vào vành đai sắt, được sử dụng để giữ liềm và lưỡi kiếm. Khi cài đặt mũi khâu, thợ rèn sẽ làm nóng mũi khâu và sau đó nhìn vào tay cầm vì khi được làm nóng, nhiệt độ tăng, mũi khâu sẽ mở rộng, do đó dễ dàng lắp đặt trong tay cầm, khi làm mát khâu bị thu hẹp. Chắc chắn là tay cầm.

Thực hành mở rộng cho nhiệt của chất rắn lớp 6

Bài 1: Một lọ thủy tinh được đóng lại bằng nút thủy tinh. Khi nút bị kẹt, bạn làm cách nào để tháo nút ra khỏi bình một cách dễ dàng mà không gây ra lọ thủy tinh bị hỏng hoặc hư hỏng?

A. Tình cờ.

B. Nút nóng

C. nóng đáy nóng.

D. Đun nóng cả nút và cao cổ.

Hướng dẫn: Chọn Trả lời A vì khi được làm nóng, cổ sẽ mở rộng do nhiệt độ tăng để nới lỏng nút. Sau đó, chúng tôi sẽ mở nút thủy tinh mà không làm hỏng bình.

Bài 2: Băng kép hoạt động dựa trên hiện tượng:

A. Solid co lại vì cái lạnh.

B. Chất rắn được kéo dài vì ít nhiệt hơn chất lỏng.

C. Các chất rắn khác nhau là đàn hồi vì nhiệt khác nhau.

D. Chất rắn mở rộng khi sưởi ấm.

Hướng dẫn: Chọn Trả lời C vì các chất rắn khác nhau kéo dài vì nhiệt khác nhau.

Bài 3: Tại sao khoảng cách giữa các viên gạch ngoài trời lớn hơn khoảng cách so với khoảng cách các viên gạch bên trong nhà?

A. Vì những lát bên trong nhà sẽ đẹp hơn.

B. Vì những lát như vậy, nó có lợi cho gạch.

C. Vì nhiệt độ thời tiết ngoài trời tăng lên, nó dẫn đến sự mở rộng giữa các viên gạch.

D. Tất cả các tùy chọn trên là đúng.

Hướng dẫn: Chọn Trả lời C vì thời tiết ngoài trời khi thời tiết nóng lên với sự mở rộng giữa các viên gạch.

Bài 4: Theo bạn, tại sao Iron Culgated có thiết kế lượn sóng nhưng không phải là một chiếc máy bay?

Hướng dẫn: Bởi vì sắt sẽ xảy ra hiện tượng giãn nở vì nhiệt thay đổi nhiệt độ. Nếu tấm lợp bằng sắt, khi sắt kéo dài do nhiệt độ tăng, sẽ phá vỡ hoặc phá vỡ các ốc vít cố định do không đủ không gian. Do đó, sắt được tạo thành từ dạng lượn sóng để tạo ra một không gian để giúp nếp gấp để mở rộng khi nhiệt độ môi trường tăng lên, hạn chế tình trạng thất bại của mái nhà, vít vít.

Bài học 5: Sử dụng hai chất cai trị khác nhau trong vật liệu để đo độ dài. Một người cai trị đồng và một người cai trị làm bằng nhôm. Nếu nhiệt độ tăng, bạn sẽ sử dụng thước nào để đo để tạo ra kết quả chính xác hơn? Biết đồng để nở vì nhiệt thấp hơn nhôm.

Hướng dẫn: Nhôm mở rộng vì nhiệt nhiều hơn đồng, vì vậy sử dụng thước đo đồng sẽ ít gây hiểu lầm hơn khi đo.

Phần kết luận

Bài viết trên đã cung cấp chi tiết các thông tin hữu ích cũng như các bài tập cụ thể về sức nóng của chất rắn. Hy vọng, sau khi tư vấn, độc giả sẽ tích lũy rất nhiều kiến ​​thức để giúp quá trình học tập, bản thân cũng như áp dụng tốt bài học trong cuộc sống hàng ngày.

Nguồn: https://truongnguyentatthanh.edu.vn
Danh mục: Giáo dục