📖 Bài 29: Sự nở vì nhiệt - lớp 8

💡 Bài 29: Sự nở vì nhiệt

Thí nghiệm: Khi đun nóng các thanh nhôm, đồng, sắt, chúng đều dài ra. Khi tắt đèn cồn, chúng nguội đi và co lại về vị trí cũ.
Kết luận:
- Các chất rắn nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.
- Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau (Nhôm nở nhiều nhất, rồi đến đồng và sắt).
Băng kép: Gồm hai thanh kim loại khác nhau (ví dụ đồng và sắt) được tán chặt vào nhau. Khi bị đun nóng hoặc làm lạnh, do nở vì nhiệt khác nhau nên băng kép bị cong đi. Ứng dụng này dùng để đóng/ngắt tự động mạch điện.

Thí nghiệm: Khi đặt bình chất lỏng vào nước nóng, mực chất lỏng trong ống thuỷ tinh dâng lên; khi đặt vào nước lạnh, mực chất lỏng hạ xuống.
Kết luận:
- Chất lỏng nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.
- Các chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau (Rượu nở nhiều hơn dầu, dầu nở nhiều hơn nước).
Lưu ý đặc biệt của nước: Nước có khối lượng riêng lớn nhất ở $4^\circ C$. Từ $0^\circ C$ đến $4^\circ C$, khi nhiệt độ tăng thì nước lại co lại; chỉ từ $4^\circ C$ trở lên nước mới nở ra khi nóng lên. Nhờ đó, vào mùa đông ở xứ lạnh, lớp nước $4^\circ C$ nặng nhất nằm ở đáy hồ giúp sinh vật thuỷ sinh có thể sống được.

Đặc điểm:
- Chất khí nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.
- Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau (khác với chất rắn và chất lỏng).
- Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Công dụng:
- Chế tạo khinh khí cầu: Khí nóng nở ra, trở nên nhẹ hơn không khí xung quanh và bay lên.
- Ứng dụng băng kép trong các thiết bị tự động như: bàn là, nồi cơm điện, hệ thống báo cháy.
Tác hại:
- Khi sự nở vì nhiệt bị ngăn cản, nó có thể gây ra những lực rất lớn làm biến dạng đường ray xe lửa, làm hỏng các ống dẫn khí hoặc gây nứt vỡ công trình.
- Gây ra hiện tượng mực nước biển dâng cao do sự nở vì nhiệt của nước đại dương khi Trái Đất nóng lên.

Thí nghiệm nở vì nhiệt - chất lỏng - chất rắn - chất khí

Các chất đều nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.
Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở nhiều hơn chất rắn.
Các chất rắn, lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau; các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau.

Giải thích hiện tượng tháp Eiffel: Vào mùa hè, do nhiệt độ cao, thép cấu tạo nên tháp nở ra làm tháp cao thêm khoảng 10 cm so với mùa đông.
An toàn khi đun nấu: Không nên đổ nước quá đầy ấm khi đun, vì khi nóng lên nước nở ra nhiều hơn ấm và có thể tràn ra ngoài gây tắt bếp hoặc chập điện.
Kĩ thuật xây dựng: Các nhịp cầu hoặc đường ray xe lửa luôn có khe hở hoặc được đặt trên các con lăn để khi trời nóng, kim loại có không gian để nở ra mà không làm cong vẹo, gãy đổ công trình.

Câu 1: Tại sao ở chỗ nối tiếp hai đầu thanh ray xe lửa lại phải có một khe hở?

Giải thích: Để khi trời nóng, thanh ray dài ra (nở vì nhiệt) sẽ không bị ngăn cản, tránh việc các thanh ray đẩy nhau làm cong vẹo đường ray gây tai nạn.

Câu 2: So sánh sự nở vì nhiệt của chất khí, chất lỏng và chất rắn?

Đáp số: Chất khí nở vì nhiệt nhiều nhất, sau đó đến chất lỏng, và chất rắn nở vì nhiệt ít nhất.

Câu 3: Tại sao khi rót nước quá nóng vào cốc thuỷ tinh dày thì cốc dễ bị nứt hơn cốc mỏng?

Giải thích: Lớp thuỷ tinh bên trong tiếp xúc nước nóng nở ra nhanh chóng, trong khi lớp bên ngoài chưa kịp nóng nên chưa nở ra. Sự giãn nở không đồng đều này gây ra lực lớn làm vỡ cốc.

Câu 4: Băng kép hoạt động dựa trên nguyên lí nào?

Trả lời: Hoạt động dựa trên nguyên lí các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau. Khi nhiệt độ thay đổi, thanh này dài ra nhiều hơn thanh kia khiến băng kép bị uốn cong.

Câu 5: Hiện tượng "nước dâng do nhiệt" ảnh hưởng như thế nào đến môi trường toàn cầu?

Trả lời: Khi khí hậu Trái Đất nóng lên, nước ở các đại dương nở ra làm mực nước biển dâng cao, dẫn đến xâm nhập mặn và thu hẹp diện tích đất đất ở các vùng ven biển.