Sự nở vì nhiệt của chất rắn là một chuyên đề vật lý lớn ở lớp 10. Đây cũng là hiện tượng vật lý được áp dụng nhiều trong cuộc sống. Vậy sự nở vì nhiệt của chất rắn là gì? Có những loại nở vì nhiệt nào và ứng dụng là gì? Hãy cùng DINHNGHIA.COM.VN tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé!
Nội dung chính bài viết
Sự nở vì nhiệt của chất rắn là gì? Các dạng của sự nở vì nhiệt
Sự nở vì nhiệt của chất rắn lớp 6 đã đề cập tới, và đến lớp 10, chúng ta sẽ được học sâu hơn về phần này. Có thể hiểu, sự nở vì nhiệt của chất rắn là sự thay đổi về độ dài hay thể tích của chất rắn dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao. Chính vì khái niệm này nên ta có thể chia sự nở vì nhiệt của chất rắn thành 2 dạng, đó là sự nở dài và sự nở khối.
Sự nở dài
Sự tăng độ dài của vật ở thể rắn trong trường hợp nhiệt độ tăng được gọi là sự nở dài vì nhiệt.
Theo nghiên cứu, độ nở dài Dl của vật rắn hình trụ đồng chất sẽ tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ (Delta t) và độ dài ban đầu (l_{o}) của vật.
Biểu thức xác định độ nở dài của vật rắn: (Delta l = l – l_{o} = alpha. l_{o}.Delta t)
Trong đó:
- (l_{o}) : chiều dài ban đầu của vật rắn
- l: chiều dài sau khi chịu tác động của nhiệt dẫn tới sự dãn nở
- (alpha): hệ số nở dài phụ thuộc vào bản chất của vật rắn có đơn vị (k^{-1})
- (Delta t) : độ tăng nhiệt độ của vật rắn ((=t_{2}-t_{1}))
- (Delta l) : độ nở dài của vật rắn
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 đồng chất được tính theo công thức:
(Delta V = V – V_{o} = beta . V_{o}. Delta t = 3. alpha . Delta t)
Trong đó:
- (V_{o}) là thể tích ban đầu của vật
- V là thể tích sau khi dãn nở của vật rắn
- beta = 3alpha hệ số nở khối của vật rắn và phụ thuộc vào bản chất của vật rắn
- (Delta t): độ tăng của nhiệt độ
- (Delta V) : độ nở khối của vật rắn
Giải một số bài tập về sự nở vì nhiệt của chất rắn sgk
Bài 36 sự nở vì nhiệt của chất rắn trong sách giáo khoa lớp 10 được biên soạn một số bài tập rất hữu ích. Hãy cùng DINHNGHIA.COM.VN giải một số bài tập để hiểu rõ hơn về việc áp dụng các công thức sự nở vì nhiệt của chất rắn 10 nhé.
Bài 5 (trang 197 SGK Vật Lý 10):
Áp dụng công thức (Delta l = l – l_{o} = alpha. l_{o}.Delta t), ta được:
(Delta l = 11.10^{6}.1.(40 – 20) = 220.10-6 (m) = 0,22 mm) Vậy chọn đáp án C.
Bài 8 (trang 197 SGK Vật Lý 10):
Tóm tắt: (t_{1} = 15^{o}C)
(l_{1} = 12,5 m)
(Delta l = 4,5 mm)
(alpha = 11,5.10^{-6} (k^{-1}))
Tìm: t = ?
Áp dụng công thức:
(Delta l = alpha .l_{1}.Delta t) suy ra: (Delta t = frac{Delta l}{alpha .l_{1}} = frac{4,5.10^{-3}}{12.10^{-6}.12,5} = 30^{o}C)
Mà (Delta t = t_{2} – t_{1} Rightarrow t_{2} = Delta t + t_{1} = 45^{o})
Vậy thanh ray có thể chịu được nhiệt độ tối đa để không bị uốn cong là:
(t_{max} = t_{2} = 45^{}o)
Sự nở vì nhiệt của chất rắn lớp 10 là một phần kiến thức quan trọng và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Vì thế ta cần nắm rõ các công thức để việc áp dụng được nhuần nhuyễn hơn.
Ví dụ sự nở vì nhiệt của chất rắn trong cuộc sống
Do ảnh hưởng của sự nở vì nhiệt của chất rắn, vào mùa hè, chúng ta thường thấy các vật cứng có thể bị biến dạng khi nhiệt độ quá cao. Chẳng hạn như việc nở ra của các cánh cửa khiến việc đóng, mở khó khăn hơn.
Trong ngành giao thông vận tải, khi quan sát các đường ray tàu hỏa, ta sẽ thấy các khe hở giữa các thanh. Khe hở này giúp đường sắt không bị biến dạng khi các thanh sắt dãn nở vì nhiệt vào mùa hè.
Ngoài ra, chúng ta có thể thấy được rất nhiều ví dụ khác về sự nở vì nhiệt của chất rắn trong cuộc sống. Vì thế mà khi thiết kế hay sản xuất, các kỹ sư cần tính toán để tránh việc nở vì nhiệt gây ảnh hưởng tới vật rắn hay các thiết bị.
Bên cạnh sách giáo khoa, ta cũng có thể tìm hiểu thêm về chuyên đề này thông qua các bài giảng sự nở vì nhiệt của chất rắn hay các giáo án sự nở vì nhiệt của chất rắn trên internet bằng cách gõ từ khóa sự nở vì nhiệt của chất rắn violet…
Vậy là chúng ta đã tìm hiểu xong về sự nở vì nhiệt của chất rắn, các loại sự nở vì nhiệt cũng như một số bài tập áp dụng. Hãy đến với DINHNGHIA.COM.VN để khám phá nhiều kiến thức bổ ích hơn nữa nhé!
