Bài 29. Sự nở vì nhiệt trang 79, 80, 81, 82

29.1

Hai cốc thuỷ tinh chồng lên nhau bị khít lại. Muốn tách rời hai cốc ta làm cách nào trong các cách sau?

A. Ngâm cả hai cốc vào nước nóng.

B. Ngâm cả hai cốc vào nước lạnh.

C. Ngâm cốc dưới vào nước nóng, cốc trên thả nước đá vào.

D. Ngâm cốc dưới vào nước lạnh, cốc trên đồ nước nóng.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất rắn

Lời giải chi tiết

Ngâm cốc dưới vào nước nóng, cốc trên thả nước đá vào.

Bằng cách này, cốc dưới sẽ mở rộng do nhiệt độ tăng lên, trong khi cốc trên sẽ co lại khi tiếp xúc với nước đá lạnh ở phía trên. Điều này sẽ làm cho chúng tách rời dễ dàng hơn.

Đáp án C

29.2

Vì sao cột của các trụ bê tông lại làm bằng thép mà không phải bằng các kim loại khác?

A. Vì thép có độ bền cao.

B. Vì thép không bị gỉ.

C. Vì thép có tính đàn hồi lớn.

D. Vì thép và bê tông nở vì nhiệt như nhau.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất rắn

Lời giải chi tiết

Vì thép và bê tông nở vì nhiệt như nhau.

Đáp án D

29.3

Khi đóng đồ uống vào chai hoặc lon, người ta phải đề mặt thoáng của đồ uống thấp hơn miệng chai hoặc miệng lon vi

A. để khi mở nút chai hoặc bật nắp lon, chất lỏng không bị tràn ra ngoài.

B. để chất lỏng không chạm nút chai hoặc nắp lon.

C. đề khi vận chuyển, chất lỏng không bị sóng sánh rớt ra ngoài.

D. để khi nhiệt độ tăng, chất lỏng nở ra không làm bật nút chai hoặc nắp lon.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí

Lời giải chi tiết

Khi đóng đồ uống vào chai hoặc lon, người ta phải đề mặt thoáng của đồ uống thấp hơn miệng chai hoặc miệng lon vì để khi nhiệt độ tăng, chất lỏng nở ra không làm bật nút chai hoặc nắp lon.

Đáp án D

29.4

Trong các hiện tượng sau đây, hiện tượng nào do sự nở vì nhiệt của chất khí gây ra?

A. Ngọn nến đang cháy, úp chiếc cốc vào thì tắt.

B. Quả bóng bay đang bay lên.

C. Săm xe đạp được bơm căng để ngoài nắng bị nổ.

D. Bơm căng lốp xe đạp.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí

Lời giải chi tiết

Săm xe đạp được bơm căng để ngoài nắng bị nổ.

Lốp xe đạp được bơm căng để ngoài nắng bị nổ do sự nở vì nhiệt của chất khí bên trong lốp khi nhiệt độ tăng lên

Đáp án C

29.5

Tại sao đinh vít sắt có ốc bằng đồng bị kẹt có thể mở được bằng cách nung nóng, còn đinh vít đồng có ốc bằng sắt khi bị kẹt lại không mở được bằng cách nung nóng?

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất rắn

Lời giải chi tiết

Vì đồng nở vì nhiệt nhiều hơn sắt nên trường hợp đinh vít bằng sắt có ốc bằng đồng khi được nung nóng thì ốc bằng dòng nở ra nhiều hơn đinh vít bằng sắt, do đó có thể vặn đinh vít ra khỏi ốc. Trường hợp đinh vít bằng đồng có ốc bằng sắt đem nung nồng thì lại càng bị kẹt hơn.

29.6

Tại sao khi hơ nóng một băng kép đồng – sắt" thì băng kép bị cong, mặt ngoài là mặt đồng; còn khi hơ nóng một băng kép đồng – nhôm” thì băng kép bị cong nhưng mặt ngoài là mặt nhôm?

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất rắn

Lời giải chi tiết

Vì đồng nở vì nhiệt nhiều hơn sắt, còn nhôm nở vì nhiệt nhiều hơn đồng.

29.7

Khi đặt bình cầu chứa nước ở nhiệt độ phòng (Hình 29,1) vào nước nóng thì mới dấu cột nước trong ống thuỷ tinh hạ xuống một chút, sau đó mới dâng cao hơn mức ban đầu. Tại sao?

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất lỏng

Lời giải chi tiết

Khi đặt bình cầu vào nước nóng thì bình cầu tiếp xúc với nước nồng, nồng lên và nở ra, trong khi đó nước trong bình chưa nóng lên và chưa nở ra, do đó mực nước trong ống thuỷ tinh hạ xuống. Sau đó nước trong bình cùng nóng dẫn lên và nở ra, vì nước nở vì nhiệt nhiều hơn thuỷ tinh nên mực nước trong ống không những dâng lên mà còn dâng lên cao hơn mức ban đầu.

29.8

Tại sao trong thí nghiệm về sự nở vì nhiệt của chất khí, người ta chỉ cần xoa hai tay vào nhau rồi áp vào bình cầu là đã quan sát được hiện tượng nở vì nhiệt, cồn trong thí nghiệm về sự nở vì nhiệt của chất lỏng, người ta phải nhưng bình cầu vào nước nóng mới quan sát được hiện tượng nở vì nhiệt?

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí

Lời giải chi tiết

Vì sự nở vì nhiệt của chất khi lớn gấp nhiều lần so với chất lỏng,

29.9

Hai quả bóng bàn đều bị bẹp (trong đó một quả bị nứt và một quả không bị nứt), được thả vào một cốc nước nóng thì quả bóng bàn không bị nứt phồng lên như cũ, còn quả bóng bàn bị nứt thì lại không phồng lên. Hãy giải thích hiện tượng này.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí

Lời giải chi tiết

– Một trong hai quả bóng chỉ bị bẹp, không bị nứt, khi được thả vào nước nóng thì không khí trong quả bóng nóng lên và nở ra đầy quả bóng phồng lên như cũ.

– Quả bóng còn lại vừa bị bẹp, vừa bị nứt, khi được thả vào nước nóng thì không khí trong quả bóng nóng lên và nở ra nhưng do quả bóng bị nứt nên không khí có thể theo vết nứt ra ngoài. Do đó quả bóng không thể phồng lên như cũ.

29.10

Tại sao khi rót nước ra khỏi phích (bình thuỷ) nếu đậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra? Làm cách nào để tránh hiện tượng trên?

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí

Lời giải chi tiết

Sau khi rót nước trong phích ra mà đậy nút lại ngay thì có một lượng không khí dồn vào phích. Lượng không khí này bị nước nóng trong phích làm cho nóng lên, nở ra và đẩy nút bật lên.

Để tránh hiện tượng trên, ta nên để nút mở một lát cho lượng không khí đã bị dồn vào phích nở ra và thoát ra ngoài rồi mới đậy nút.

29.11

Điều kì lạ về tháp Eiffel

Tháp Eiffel là một công trình kiến trúc bằng thép được xây dựng tại công viên Champ de Mars, trên bờ sông Seine ở thủ đô Paris của nước Pháp. Tháp được xây dựng để làm biểu tượng cho Triển lãm thế giới tổ chức vào năm 1889 nhân dịp kỉ niệm 100 năm Cách mạng Pháp.

Chiều cao của tháp hiện nay là 330 m, khối lượng của tháp là 109 859 kg, gồm 18 038 tấm thép được hàn nối chặt chẽ với nhau.

Do được làm bằng thép nên chiều cao của tháp thay đổi rõ ràng theo nhiệt độ. Trong ngày nắng nóng kỉ lục vào năm 1976 độ tăng chiều cao của tháp lên tới 18 cm. Ngược lại, do có cấu trúc rất thoáng và chắc chắn nên chiều cao của tháp rất ít bị ảnh hưởng bởi gió.

Vào những ngày mùa hè nắng nóng, bầu trời quang đãng, các thiết bị ghi tự động gắn trên tháp cho thấy đỉnh tháp chuyển động theo một cung tròn có bán kính khoảng 15 cm.

a) Sự thay đổi chiều cao của tháp Eiffel là do:

A. Gió thổi vào tháp.

B. Sự rung động của nền đất xây dựng tháp.

C. Sự nở vì nhiệt của chất rắn.

D. Số người lên tháp tham quan quá lớn.

b) Đánh giá các câu giải thích sau đây về nguyên nhân làm đỉnh tháp Eiffel di chuyển theo một cung tròn được nêu trong phần đọc hiểu.

c) Biết trong ngày nắng nóng kỉ lục năm 1976, độ tăng chiều cao của tháp Eiffel lên tới 18 cm. Hãy tìm cách dựa vào số liệu trên để xác định gần đúng độ tăng nhiệt độ của thành phố Paris trong ngày nói trên. Giải thích tại sao kết quả tìm được chỉ là gần đúng.

Phương pháp giải:

Áp dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất rắn

Lời giải chi tiết

a, Đáp án đúng C

Sự thay đổi chiều cao của tháp Eiffel là do hiệu ứng giãn nở nhiệt. Vào mùa hè, tháp có thể cao hơn khoảng 17cm. 

c, (\Delta t = \frac{\Delta l}{\alpha.l_{0}}=\frac{0,18}{12.10^{-6}.330}=45\)
d, Cách tính không cho kết quả đúng vì hệ số nở dài của một chất là độ nở dài tỉ dõi của một thanh dài hình trụ làm bằng chất đó, không phải là độ nở dài tỉ đối của một kết cấu hình tháp rỗng như tháp Eiffel. Do đó, chỉ có thể nói là độ chênh lệch nhiệt độ trong ngày đó vào khoảng 20 °C đến 30 °C thôi.