Sự nở vì nhiệt của chất rắn

Chia sẻ cùng cộng đồng!

Tìm hiểu kiến thức tổng hợp môn vật lý 10 về sự nở vì nhiệt của chất rắn. Sự nở dài là gì? Sự nở khối là gì? Các công thức tính, ứng dụng và hướng dẫn giải chi tiết các dạng bài tập liên quan!

Sự nở vì nhiệt của chất rắn

Sự nở dài

Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài vì nhiệt.

Độ nở dài Δl của vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ Δt và độ dài ban đầu lo của vật đó.

Công thức tính sự nở vì nhiệt của chất rắn

Công thức tính sự nở vì nhiệt của chất rắn

Trong đó:

  • Δl = l – lo là độ nở dài của vật rắn (đơn vị mét)
  • lo – là chiều dài của vật rắn ở nhiệt độ to
  • l – là chiều dài của vật rắn ở nhiệt độ t
  • α – là hệ số nở dài của vật rắn, phụ thuộc vào chất liệu vật rắn (K‾¹)
  • Δt =t – to là độ tăng nhiệt độ của vật rắn (°C hay K)
  • to – là nhiệt độ đầu
  • t – là nhiệt độ sau

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 đẳng hướng được xác định theo công thức:

Công thức tính sự nở khối

Công thức tính sự nở khối

Trong đó:

  • ΔV= V – Vo là độ nở khối của vật rắn (đơn vị m³)
  • Vo – là thể tích của vật rắn ở nhiệt độ to
  • V – là thể tích của vật rắn ở nhiệt độ t
  • β – là hệ số nở khối β ≈ 3α (K‾¹)
  • Δt =t – to là độ tăng nhiệt độ của vật rắn (°C hay K)
  • to – là nhiệt độ đầu
  • t – là nhiệt độ sau

Ứng dụng

  • Phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt.
  • Lợi dụng sự nở vì nhiệt để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo các băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động, …

Hướng dẫn giải bài tập sự nở vì nhiệt

Bài 1: Một thanh ray dài 10m được lắp trên đường sắt ở 20°C. Phải để hở 2 đầu 1 bề rộng bao nhiêu để nhiệt độ nóng lên đến 60°C thì vẫn đủ chỗ cho thanh ray giãn ra? α = 12.10^-6 (K‾¹)

Hướng dẫn giải: Áp dụng công thức sự nở dài của chất rắn Δl = α.lo.(t-to) = 4,8.10^-3 m

Bài 2: Buổi sáng ở nhiệt độ 15°C, chiều dài của thanh thép là 10m. Hỏi buổi trưa ở nhiệt độ 30°C thì chiều dài của thanh thép trên là bao nhiêu? Biết β = 3,3.10^-3 (K‾¹)

Hướng dẫn giải:

Áp dụng công thức sự nở khối của chất rắn, ta có:

  • α = β/3 = 1,1.10^-3 (K‾¹)
  • Δl = l – lo = α.lo.(t-to) => l = 10,00165 m

Bài 3: Một lá nhôm HCN có kích thước 2m x 1m ở 0°C. Đốt nóng tấm nhôm tới 400°C thì diện tích tấm nhôm sẽ là bao nhiêu? α = 25.10^-6 (K‾¹)

Hướng dẫn giải:

  • a’ = l = lo.(1+α.Δt) = 2,02 m
  • S = a’.b = 2,02.1 = 2,02 m²
  • b’ = l = lo.(1+α.Δt) = 1,01 m
  • S = a’.b, = 2,02.1,01 = 2,04 m²

Kiến thức tham khảo

Kiến thức liên quan: Cấu tạo chất và thuyết động học phân tử

Kiến thức liên quan: Quá trình đẳng nhiệt – Định luật Bôi-Lơ-Ma-Ri-Ốt

Kiến thức liên quan: Quá trình đẳng tích – Định luật Sác Lơ

Kiến thức liên quan: Quá trình đẳng áp – Định luật Gay-Luyxac

Chuyên mục tham khảo: Vật lý học

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter

Leave a Reply

error: Content is protected !!