Giải bài tập SBT Vật lý 6 Bài 21: Một số ứng dụng của sự nở nhiệt

Tại sao khi rót nước nóng ra khỏi phích nước (bình thủy), rồi đậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra? Làm thế nào để tránh hiện tượng này?

Phương pháp giải

- Để giải thích sựa vào lượng không khí ở ngoài tràn vào phích khi rót nước ra và kiến thức sự nở vì nhiệt của chất khí để giải thích

- Để tránh hiện tượng này, không nên đậy nút ngay, chờ cho lượng khí này thoát ra ngoài rồi mới đóng lại

Hướng dẫn giải

- Khi rót nước ra có một lượng không khí ở ngoài tràn vào phích. Nếu đậy 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.

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

Phương pháp giải

Để giải thích cần ghi nhớ: lớp thủy tinh bên trong tiếp xúc với nước, nóng lên trước và dãn nở, trong khi lớp thủy tinh bên ngoài chưa kịp nóng lên và chưa dãn nở

Hướng dẫn giải

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

Để ghép chặt hai tấm kim loại vào nhau người ta thường dùng phương pháp tán rivê. Nung nóng đỏ đinh rivê rồi đặt nhanh vào lỗ xuyên qua hai tấm kim loại. Dùng búa tán đầu rivê còn lại cho bẹt ra. Khi nguội, đinh rivê sẽ xiết chặt hai tấm kim loại (H.21.1). Hãy giải thích tại sao?

Phương pháp giải

Dựa vào nguyên tắc sự nở vì nhiệt của chất rắn: nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi để giải thích

Hướng dẫn giải

Nung nóng đỏ rivê thì rivê nở dài ra và mềm ra. Dùng rivê tán đầu còn lại cho bẹt ra. Khi nguội đinh rivê co lại, giữ chặt hai tấm kim loại.

Hai chốt A và B của mạch điện tự động vẽ ở hình 21.2a và 21.2b 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.

Phương pháp giải

Cần nắm được nguyên tắc hoạt động của băng kép để xác định trạng thái của các băng kép ở các mạch điện này khi nhiệt độ tăng

- Khi bị đốt nóng, băng kép sẽ bị cong về phía kim loại có độ dãn nở thấp hơn

- Khi được làm lạnh, băng kép cũng sẽ bị cong theo chiều ngược lại – nghĩa là cong về phía kim loại có độ dãn nở nhiều hơn

Hướng dẫn giải

Hình 21.2a: Khi nhiệt độ tăng.

Hình 21.2b: Khi nhiệt độ giảm.

Hình vẽ trạng thái của băng kép ở các mạch điện khi nhiệt độ tăng:

Hình 21.3 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? 

Phương pháp giải

Để mô tả và giải thích cách làm trên dựa vào kiến thức sự nở vì nhiệt của chất rắn:

- Đai sắt nung nóng sẽ nở ra,  khi đó vòng đai lớn hơn bánh xe và bao quanh bánh xe được

- Sau đó cho vào nước sẽ bị nguội đi và co lại, kết quả vào vành đai bám chặt bánh xe hơn. 

Hướng dẫn giải

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.

Giải thích: Đai sắt nung nóng sẽ nở ra do hiện tượng nở vì nhiệt của chất rắn, khi đó vòng đai lớn hơn bánh xe và bao quanh bánh xe được. Sau đó cho vào nước sẽ bị nguội đi và co lại, kết quả vào vành đai bám chặt bánh xe hơn. 

Hình 21.4 trình bày hoạt động của bộ phận điều chỉnh lượng ga tự động trong lò đốt dùng ga khi nhiệt độ lò tăng. Hãy giải thích hoạt động của bộ phận này 

Phương pháp giải

Để giải thích hoạt động của bộ phận điều chỉnh lượng ga tự động cần ghi nhớ: ống đồng nở vì nhiệt nhiều hơn thép

Hướng dẫn giải

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

Băng kép hoạt động dựa trên hiện tượng

A. chất rắn nở ra khi nóng lên.

B. chất rắn co lại khi lạnh đi.

C. chất rắn co dãn vì nhiệt ít hơn chất lỏng.

D. các chất rắn khác nhau co dãn vì nhiệt khác nhau.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần nắm được cấu tạo của băng kép để xác định nguyên tắc hoạt động: được tạo thành từ hai thanh kim loại khác nhau, tán chặt vào nhau dọc theo chiều dài của thanh

Hướng dẫn giải

Vì băng kép được tạo thành từ hai thanh kim loại khác nhau, tán chặt vào nhau dọc theo chiều dài của thanh. Băng kép hoạt động dựa trên hiện tượng các chất rắn khác nhau co dãn vì nhiệt khác nhau.

Chọn D

Tại sao băng kép lại bị uốn cong như hình 21.5 khi bị nung nóng? Chọn câu trả lời đúng và đầy đủ nhất.

A. Vì băng kép dãn nở vì nhiệt.

B. Vì sắt và đồng dãn nở vì nhiệt khác nhau

C. Vì sắt dãn nở vì nhiệt nhiều hơn đồng

D. Vì đồng dãn nở vì nhiệt nhiều hơn sắt

Phương pháp giải

Để giải thích băng kép lại bị uốn cong khi bị nung nóng cần ghi nhớ: đồng dãn nở vì nhiệt nhiều hơn sắt

Hướng dẫn giải

Băng kép lại bị uốn cong như hình 21.5 khi bị nung nóng là vì đồng dãn nở vì nhiệt nhiều hơn sắt, khi nung nóng nó đẩy cong lên.

Chọn D

Vật nào dưới đây có nguyên tắc hoạt động không dựa trên sự nở vì nhiệt?

A. Nhiệt kế kim loại.          

B. Băng kép.

C. Quả bóng bàn.               

D. Khí cầu dùng không khí nóng.

Phương pháp giải

Cần nắm được nguyên tắc hoạt động của sự nở vì nhiệt, dùng phương pháp loại trừ để chọn đáp án đúng.

Hướng dẫn giải

Quả bóng bàn hoạt động dựa vào lực đàn hồi nó không hoạt động dựa trên sự nở vì nhiệt.

Chọn C

Có hai băng kép loại "nhôm - đồng" và "đồng - thép". Khi được nung nóng thì hai băng kép đều cong lại, thanh nhôm của băng thứ nhất nằm ở vòng ngoài, thanh thép của băng thứ hai nằm ở vòng trong. Hỏi cách sắp xếp các chất theo thứ tự nở vì nhiệt từ ít đến nhiều nào dưới đây là đúng?

A. Thép, đồng, nhôm

B. Thép, nhôm, đồng

C. Nhôm, đồng, thép.

D. Đồng, nhôm, thép.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết về băng kép: 

+ Khi bị đốt nóng, băng kép sẽ bị cong về phía kim loại có độ dãn nở thấp hơn

+ Khi được làm lạnh, băng kép cũng sẽ bị cong theo chiều ngược lại – nghĩa là cong về phía kim loại có độ dãn nở nhiều hơn

Hướng dẫn giải

Với băng kép loại "nhôm - đồng" khi được nung nóng thì hai băng kép đều cong lại, thanh nhôm của nó nằm ở vòng ngoài, vậy nhôm nở nhiều hơn đồng.

Với băng kép "đồng - thép" thanh thép của băng thứ hai nằm ở vòng trong vậy đồng nở nhiều hơn sắt. Vậy kết hợp ta có thứ tự nở vì nhiệt từ ít đến nhiều là: Thép, đồng, nhôm.

Chọn A  

Một thanh đồng gồm hai đoạn AB và BC vuông góc với nhau như hình 21.6. Đầu C được giữ cố định. Khi đốt nóng thanh đồng thì đầu A có thể dịch chuyển tới vị trí nào trong hình 21.6. Biết AB và BC luôn vuông góc với nhau

A. vị trí 1      B. vị trí 2     C. vị trí 3      D. vị trí 4

Phương pháp giải

Dựa vào sự dãn nở vì nhiệt của chất rắn, thanh đồng AB và BC bị dài ra để xác định vị trí dịch chuyển của đầu A

Hướng dẫn giải

Chọn B

Vì khi đốt nóng thanh đồng BC sẽ dài ra vì sự dãn nở vì nhiệt của chất rắn, thanh đồng AB cũng bị dài ra do sự dãn nở vì nhiệt của chất rắn. Mà thanh đồng AB và BC luôn vuông góc với nhau nên đầu A có thể dịch chuyển đến vị trí 2.

Hình nào trong hình 21.7 vẽ đúng băng kép đồng – nhôm (Cu - Al) trước khi được nung nóng (1) và sau khi được nung nóng (2)?

Phương pháp giải

Dựa vào lí thuyết về băng kép:

- Khi bị đốt nóng, băng kép sẽ bị cong về phía kim loại có độ dãn nở thấp hơn

- Khi được làm lạnh, băng kép cũng sẽ bị cong theo chiều ngược lại – nghĩa là cong về phía kim loại có độ dãn nở nhiều hơn

(nhôm nở vì nhiệt nhiều hơn so với đồng)

Hướng dẫn giải

Vì nhôm nở vì nhiệt nhiều hơn so với đồng nên mặt lõm, cong về phía đồng.

Chọn D

Lấy kéo cắt một băng dài từ tờ giấy bạc trong bao thuốc lá (giấy bạc được cấu tạo từ một lớp nhôm mỏng ép dính với một lớp giấy). Dùng tay căng băng theo phương nằm ngang, mặt nhôm nằm ở phía dưới, rồi di chuyển băng đi lại trên ngọn lửa sao cho băng không cháy. Mô tả hiện tượng xảy ra. Giải thích.

Phương pháp giải

Dựa vào cấu tạo của băng giấy bạc và kiến thức sự nở vì nhiệt của chất rắn để giải thích

Hướng dẫn giải

Băng giấy bạc bị cong về phía mặt giấy. Vì băng giấy bạc có cấu tạo như băng kép – bạc nở vì nhiệt nhiều hơn giấy nên cong về phía giấy.

Người ra thường thả "đèn trời" trong các dịp lễ hội. Đó là một khung nhẹ hình trụ được bọc vải hoặc giấy, phía dưới treo một ngọn đèn (hoặc một vật tẩm dầu dễ cháy). Tại sao khi đèn (hoặc vật tẩm dầu) được đốt lên thì "đèn trời" có thể bay lên cao?

Phương pháp giải

Để giải thích dựa vào không khí trong đèn trời bị nung nóng nở ra, nhẹ hơn không khí bên ngoài, tạo nên lực đẩy cho đèn bay

Hướng dẫn giải

Khi đèn (hoặc vật tẩm dầu) được đốt lên thì "đèn trời" có thế bay lên cao vì không khí trong đèn trời bị nung nóng nở ra, nhẹ hơn không khí bên ngoài, tạo nên lực đẩy cho đèn bay. Lưu ý đèn trời cũng là vật dễ gây hỏa hoạn nên khi thả phải hết sức chú ý