Bài 28: Sự nở vì nhiệt

Nếu buộc chặt bong bóng vào miệng một cái chai rỗng rồi đặt chai vào cốc nước ấm, thì ta thấy bong bóng được “thổi” căng dần lên. Vì cốc nước ấm truyền nhiệt vào chai làm cho không khí trong chai nóng lên nở ra đồng thời chuyển động nhanh hơn di chuyển vào bên trong quả bong bóng làm quả bong bóng căng dần lên.

a. Trước khi hơ nóng: quả cầu lọt qua vòng kim loại.

b. Sau khi hơ nóng: quả cầu không lọt qua vòng kim loại.

c. Sau khi nhúng vào nước lạnh: quả cầu lọt qua vòng kim loại dễ hơn so với trước khi hơ nóng.

Kết luận: Chất rắn nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Để quả cầu kim loại sau khi hơ nóng vẫn lọt qua vòng kim loại thì ta cần nung nóng vòng kim loại vì khi đó quả cầu và vòng kim loại đều nở ra nên có thể bỏ lọt quả cầu qua vòng kim loại.

- Khi hơ băng kép trên ngọn lửa đèn cồn, ta thấy băng kép bị cong dần.

- Khi để băng kép nguội dần, ta thấy băng kép dần trở về lại hình dạng thẳng ban đầu.

a. Băng kép bị cong khi hơ nóng.

b. Băng kép trở về lại hình dạng ban đầu khi nó nguội trở lại.

c. Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

- Khi đặt bình cầu vào chậu nước ấm, mực nước trong ống thủy tinh dâng cao.

- Khi nhấc bình cầu ra khỏi chậu nước ấm và đặt bình cầu lên bàn, mực nước trong ống thủy tinh hạ thấp xuống về mực nước ban đầu.

a. Khi đặt bình cầu vào chậu nước ấm, mực nước trong ống thủy tinh dâng cao.

b. Khi nhấc bình cầu ra khỏi chậu nước ấm và đặt bình cầu lên bàn, mực nước trong ống thủy tinh hạ thấp xuống về mực nước ban đầu.

- So sánh: Hai chất lỏng dâng cao khác nhau.

- Kết luận: Chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau

Khi đựng nước giải khát có gas trong chai, người ta không đổ đầy chai để tránh tình trạng nắp chai bật ra khi chất lỏng đựng trong chai nở vì nhiệt.

- Khi xoa hai bàn tay vào nhau cho nóng lên, rồi áp chặt hai bàn tay vào bình cầu ta thấy giọt nước màu di chuyển ra phía đầu ngoài của ống thủy tinh chữ L.

- Khi thôi áp tay vào bình cầu, ta thấy giọt nước màu di chuyển trở lại vị trí ban đầu.

a. Khi áp chặt hai bàn tay vào bình cầu ta thấy giọt nước màu di chuyển ra phía đầu ngoài của ống thủy tinh chữ L.

b. Khi thả hai bàn tay ra khỏi bình cầu, ta thấy giọt nước màu di chuyển trở lại vị trí ban đầu.

So sánh:

- Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

- Các chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

- Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau.

Khi nhiệt độ tăng lên, khối lượng riêng của chất lỏng và chất khí giảm. Vì theo công thức \(D=\frac{m}{V}\)  thì khi thể tích tăng, khối lượng không đổi thì khối lượng riêng giảm.

Ứng dụng của sự nở vì nhiệt trong thực tế: tấm tôn dùng để lợp nhà có dạng hình lượn sóng vì khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, mái tôn sẽ nở ra vì nhiệt.

Cách hoạt động của rơ le nhiệt trong bàn là điện:

- Khi cắm điện, chưa vặn núm chỉnh nhiệt độ thì điểm tiếp xúc giữa hai thanh cố định hở, chưa có dòng điện chạy qua làm nóng băng kép. Khi điều chỉnh nhiệt độ thì điểm tiếp xúc của hai thanh cố định tiếp xúc với nhau, mạch điện kín, dòng điện làm nóng băng kép, giúp ta là phẳng quần áo.

- Khi nhiệt độ tăng quá mức cho phép, băng kép sẽ cong về phía kim loại giãn nở vì nhiệt ít hơn khiến mạch điện bị ngắt, nhiệt độ giảm xuống thì băng kép sẽ thẳng ra nối lại mạch điện đốt nóng bàn là lên. Điều này khiến cho nhiệt độ của bàn là luôn trong phạm vi cho phép để sử dụng an toàn và dài lâu.

Một số tác hại của sự nở vì nhiệt:

- Khi nhiệt độ cao có thể làm cong các thanh sắt ở ray tàu hỏa.

- Khi đổ đầy nước nóng vào phích và đậy nắp luôn, nắp phích bị bật lên và làm nước tràn ra ngoài.

a. Giữa các nhịp cầu luôn có khe hở vì khi trời nóng các vật liệu làm nên cầu sẽ nở ra vì nhiệt nên cần có khe hở để khi chúng nở ra không chạm vào nhau tránh gây ra hiện tượng biến dạng cầu.

b. Các đường ống dẫn chất lỏng hoặc hơi phải có những đoạn uốn cong để tránh sự dãn nở vì nhiệt làm thay đổi hình dạng của ống.