Giải bài tập một số ứng dụng của sự nở vì nhiệt

Bài 21: Một số ứng dụng của sự nở vì nhiệt

A. KIẾN THỨC CẦN NẮM VỮNG

*     Sự co dãn vì nhiệt khi bị ngăn cản có thế gây ra những lực rất lớn.

*     Băng kép khi bị đốt nóng hoặc làm lạnh đều cong lại. Người ta dùng tính chất này của băng kép vào việc đóng - ngắt tự động mạch điện.

B. HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP

Cảu 1: Có hiện tượng gì xảy ra đối với thanh thép khi nó nóng lên?

Hướng dẫn

Khi nóng lên thanh thép nở dài ra làm chốt ngang bị gãy.

Cảu 2: Hiện tượng xảy ra với chốt ngang chứng tỏ điều gì?

Hướng dẫn

Hiện tượng chốt ngang bị gãy chứng tỏ khi dãn vì nhiệt nếu bị ngăn cản, sẽ gây ra một lực rất lớn.

Cảu 3: Bố trí thí nghiệm như hình trong SGK, rồi đốt nóng thanh thép. Sau đó vặn ốc để siết chặt thanh ốc lại. Nếu dùng một khăn tẩm nước lạnh phủ lên thanh thép thì chốt ngang cũng bị gãy. Từ đó rút ra kết luận gì?

Hướng dẫn

Vật rắn khi gặp lạnh co lại, nếu bị ngăn cản, cũng gây ra một lực rất lớn.

Câu 4: Chọn từ thích hợp: lực, vì nhiệt, nở ra để điền vào chỗ trống của các câu sau:

a)       Khi thanh thép (1)... vì nhiệt, nó gây ra (2)... rất lớn.

b)      Khi thanh thép co lại (3)..., nó cũng gây ra (4)... rất lớn.

Hướng dẫn

a)       Khi thanh thép (1) nở ra vì nhiệt, nó gây ra (2) lực rất lớn.

b)       Khi thanh thép co lại (3) vì nhiệt, nó cũng gây ra (4) lực rất lớn.

Cảu 5: Hình (SGK) là ảnh chụp chỗ tiếp nối hai đầu thanh ray xe lửa. Em có nhận xét gì? Tại sao người ta lại phải làm như vậy?

Hướng dẫn

Chỗ tiếp nối hai đầu thanh ray xe lửa có khe hở giừa hai thanh đế khi trời nóng, các thanh ray nở dài ra chúng không “đội” lên nhau (không gây lực lớn làm hỏng đường ray).

Câu 6: Hình (SGK) vẽ gối đở ở hai đầu cầu cua một số cầu thép. Hai gối đỡ có cấu tạo giống nhau không? Tại sao một gối đở phải đặt trên các con lăn?

Hướng dẫn

Gối đở ớ hai đầu của một số cầu thép phái đặt trên các con lăn để giúp sự co dãn vì nhiệt dễ dàng (không thể gây ra lực lớn làm ảnh hưởng đến cầu).

Câu 7: Đồng và thếp nở vì nhiệt như nhau hay khác nhau?

Hướng dẫn

Đồng và thép nở vì nhiệt khác nhau, đồng nở vì nhiệt nhiều hơn thép.

Cảu 8: Khi bị hơ nóng, băng kép luôn luôn cong về phía thanh nào? Tại sao?

Hướng dẫn

Khi hơ nóng, băng kép luôn luôn cong về phía thanh thép vì đồng nớ dái vì nhiệt nhiều hơn thép.

Câu 9: Băng kép đang thẳng. Nếu làm cho lạnh đi thì nó có bị cong không? Nếu có, thì cong về phía thanh thép hay thanh đồng? Tại sao?

Hướng dẫn

Băng kép đang thẳng, nếu làm cho lạnh đi thì nó bị cong về phía thanh đồng vì dồng co vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.

Câu 10:Tại sao bàn là điện lại tự động tắt khi đã đủ nóng? Thanh dồng của băng kép ở thiết bị đóng ngắt của bàn là này nằm ở phía trên hay phía dưới?

Hướng dẫn

-     Khi nhiệt độ của bàn là đủ nóng cũng là lúc băng kép bị uốn cong (do dãn nở vì nhiệt không dều của hai kim loại làm băng kép) làm diểm tiếp xúc bị tách ra cắt dòng điện vào bàn là.

-     Trong băng kép thanh dồng nằm phía dưới để khi đủ nóng băng kép cong lên giúp chốt làm hở mạch điện.

C. HƯỚNG DẨN GIẢI BÀI TẬP TRONG SÁCH BÀI TẬP

1.     Tại sao khi rót nước nóng ra khỏi phích nước (bình thay), rồi dậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra? Làm thế nào dể tránh hiện tượng này?

Hướng dẫn

Khi rót nước ra có một lượng không khí ở ngoài tràn vào phích. Nếu dậy nút ngay thì lượng khí này sẽ bị nước trong phích làm cho nóng lên, nở ra và có thể làm bật nút phích. Để tránh hiện tượng này, không nên đậy nút ngay mà chờ cho lượng khí tràn vào phích nóng lên, nở ra và thoát ra ngoài một phần mới đóng nút lại.

2.     Tại sao khi rót nước nóng vảo cốc thủy tinh dày thì cốc dễ vỡ hơn là rót vào cốc thủy tinh mỏng?

Khi rót nước vào cốc thuỷ tinh dày thì lớp thuý tinh bên trong tiếp xúc với nước, nóng lên trước và dãn nở, trong khi lớp thuỷ tinh bên ngoài chưa kịp nóng lên và chưa dãn nở. Kết quả là lớp thuỷ tinh bên ngoài chịu lực tác dụng từ trong ra và cốc bị vỡ. Với cốc mỏng, thì lớp thuỷ tinh bên trong và bên ngoài nóng lên và dãn nở đồng thời nên cốc không bị vở.

3.     Để ghép chặt hai tấm kim loại vào nhau người ta thường dùng phương pháp tán rivê. Nung nóng đỏ dinh rivê rồi đặt nhanh vào lỗ xuyên qua hai tấm kim loại. Dùng búa tán đầu rivê còn lại cho bẹp ra. Khi nguội, đinh rivê sẽ xiết chặt hai tấm kim loại. Hãy giai thích tại sao?

Hướng dẫn

Khi nguội đi, thanh rivê co lại, giữ chặt hai tấm kim loại.

4.    Hai chốt A và B của mạch điện tự dộng trong hình (sách bài tập) sẽ tiếp xúc nhau khi nhiệt độ tăng hay giảm? Hãy vẽ trạng thái của các băng kép ở các mạch điện này khi nhiệt độ tăng.

Hướng dẫn

Ở hình a: khi nhiệt độ tăng.

Ở hình b: khi nhiệt độ giảm.

5.   Hình (sách bài tập) là cảnh những người thợ đóng đai sắt vào bánh xe. Hãy mô tả cách làm này và giải thích tại sao phải làm như vậy?

Hướng dẫn

Nung nóng đai sắt cho đai nở ra để lắp vào bánh xe. Sau đó, nhúng bánh xe đã lắp đai vào nước làm cho đai co lại và siết chặt vào bánh xe.

6*. Hình (sách bài tập) trình bày hoạt dộng của bộ phận điều chỉnh lượng ga tự dộng trong lò dốt dùng ga khi nhiệt độ lò tăng. Hãy giải thích hoạt động của bộ phận này.

Hướng dẫn

Khi nhiệt độ cao, cả ống đồng thau và que thép đều dài ra nhưng ống đồng dài ra nhiều hơn kéo que thép nối với van xuống phía dưới đóng bớt đường dẫn ga vào do đó lượng ga vào lò sẽ giám và nhiệt độ của lò cũng giảm.