Giáo án Vật lý 10 - Bài 6 - Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Bài 6 SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN. Mục đích yêu cầu : - Nắm được các công thức về sự nở dài và sự nở khối của chất rắn và sử dụng chúng để giải bài tập. - Sách giáo khoa. Kiểm tra bài cũ : Thế nào là tính đàn hồi và tính dẻo? Phân biệt biến dạng đàn hồi và biến dạng dư? Có mấy loại biến dạng. Bài mới : PHƯƠNG PHÁP - Cơ chế sự nở vì nhiệt. - Nguyên nhân gây ra sự nở vì nhiệt của vật rắn? - Do có sự không đối xứng của đường cong thế năng tương tác giữa các hạt cấu tạo nên vật rắn. -Khi nhiệt độ tăng, biên độ dao động của phân tử tăng, các phân tử có thể tiến gần nhau hơn, lực hút và lực đẩy đều tăng nhưng độ tăng lực đẩy lớn hơn độ tăng lực hútà Kết quả khoảng cách trung bình của chúng tăng--.kích thước vật tăng. à Nguyên nhân của sự nở vì nhiệt của vật rắn là do sự tăng khoảng cách trung bình giữa các hạt. - Đối với chất đa tinh thể và vô định hình thì sự nở coi như là đẳng hướng nên gần đúng b =3a. Còn đối với chất đơn tinh thể thìb¹3a NỘI DUNG - Khi nhiệt độ tăng lên thì nói chung các kích thước của vật cũng tăng lên. Hiện tượng này gọi là sự nở vì nhiệt. 1. Sự nở dài : - Sự tăng kích thước của vật theo một hướng đã chọn khi nhiệt độ tăng đó là sự nở dài. - Giả sử gọi l0 chiều dài của một thanh AB ở nhiệt độ t0c. Nếu thanh được làm nóng ở t0C thì chiều dài của thanh nở ra một đoạn Dl và đạt đến chiều dài là l: l = l0+Dl (1). - Các phép đo chính xác trong nhiều thí nghiệm cho ta biểu thức. Dl = al0t (2). a : là hệ số nở dài; a được đo bằng độ nở tương đối theo chiều dài. Khi t0 tăng 10 và có đơn vị là K-1 (độ-1). a phụ thuộc vào bản chất của chất làm thanh và giá trị vào khoảng 10-5à10-6 K-1. Từ (1) và (2)àl=l0(1+at). (3). Bảng ghi hệ số nở dài của một số chất. 2. Sự nở thể tích hay sự nở khối - Hiện tượng tăng thể tích của vật theo nhiệt độ gọi là sự nở thể tích(hay sự nở khối). -Gọi V0 là thể tích của vật ở 00Cú pháp. Khi nhiêt độ của vật tăng lên đến t0Cú pháp thì thể tích tăng lên DV: V=V0+DV (4). Các phép đo chính xác trong nhiều thí nghiệm cho biết độ tăng thể tích Virus tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ t và thể tích V0 ở 00C. DV=bV0t (5). b: hệ số nở khối. - b được đo bằng độ nở tương đối của thể tích khi nhiêt độ tăng 10 và có đơn vị là k-1. - Hệ số nở khốib phụ thuộc vào bản chất của chất tạo nên vật rắn. - Hệ số nở khối của một chất sắp xỉ bằng 3 lần hệ số nở dài của chính chất ấy: b =3a (6) So sánh hệ số nở khối của một chất khí (g =1/273= 0.00356) thì hệ số nở khối của chất nhỏ hơn nhiều. Từ 94) và (5)àV=V0(1+bt) (7). 3. Ưùng dụng của hiện tượng nở vì nhiệt : - Trong việc chế tạo, lắp đặt và xây dựng máy móc, công trình phải tính đến sự nở vì nhiệt. Tránh trường hợp để xảy ra sự nở vì nhiệt mà các bộ phận nở ra bị cản lại lúc đó sẽ xuất hiện những lực đàn hồi làm hỏng hoặc làm vỡ máy móc công trình.