Giải bài tập SGK Vật lý 6 Bài 20: Sự nở vì nhiệt của chất khí

Có hiện tượng gì xảy ra với giọt nước màu trong ống thuỷ tinh khi bàn tay áp vào bình cầu? Hiện tượng này chứng tỏ thể tích không khí trong bình thay đổi thế nào?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Hướng dẫn giải

• Khi bàn tay áp vào bình cầu có hiện tượng: giọt nước di chuyển lên phía trên.
• Hiện tượng này chứng tỏ thể tích của không khí đã tăng khi nóng lên.

Khi ta thôi không áp tay vào bình cầu, có hiện tượng gì xảy ra với giọt nước màu trong ống thuỷ tinh? Hiện tượng chứng tỏ điều gì?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Hướng dẫn giải

• Khi ta thôi không áp tay vào bình cầu, có hiện tượng giọt nước dịch chuyển xuống phía dưới ống thuỷ tinh.
• Hiện tượng trên chứng tỏ thể tích không khí trong bình giảm khi lạnh đi.

Tại sao thể tích không khí trong bình cầu lại tăng lên khi ta áp hai bàn tay nóng vào bình?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Hướng dẫn giải

Thể tích không khí trong bình cầu lại tăng lên khi ta áp tay nóng vào bình vì nhiệt độ của tay cao hơn so với nhiệt độ của bình làm cho bình nóng lên và không khí trong bình cũng nóng lên nên nở ra.

Tại sao thể tích không khí trong bình lại giảm đi khi ta thôi không áp tay vào bình cầu?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Hướng dẫn giải

Khi ta thôi không áp tay vào bình cầu thì nhiệt độ của bình cao hơn nhiệt độ của không khí xung quanh bên ngoài làm nhiệt độ của bình và không khí trong bình cũng hạ xuống nên co lại.

Hãy đọc bảng 20.1 ghi độ tăng thể tích của 1000cm³ (1 lít) một số chất, khi nhiệt độ của nó tăng thêm 50⁰C và rút ra nhận xét.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

- Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

- Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau.

- Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Hướng dẫn giải

Ví dụ đọc bảng: 

Độ tăng thể tích của 1 lít dầu hoả khi nhiệt độ của nó tăng thêm 50⁰C là 55cm³.

Các chất còn lại học sinh đọc tương tự.

Vậy, ta có thể rút ra nhận xét:

• Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau.

• Các chất lỏng, rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

• Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Chọn từ thích hợp để điền vào chỗ trống của các câu sau:

a) Thể tích khí trong bình (1).......... khi khí nóng lên.

b) Thể tích khí trong bình giảm khi khí (2)...............

c) Chất rắn nở ra vì nhiệt (3) ............., chất khí nở ra vì nhiệt (4) .................

Các từ để điền:

- Nóng lên, lạnh đi.

- Tăng, giảm.

- Nhiều nhất, ít nhất.

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

- Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

- Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau.

- Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Hướng dẫn giải

a) Thể tích khí trong bình tăng khi khí nóng lên.

b) Thể tích khí trong bình giảm khi khí lạnh đi.

c) Chất rắn nở ra vì nhiệt ít nhất, chất khí nở ra vì nhiệt nhiều nhất.

Vậy, từ cần điền vào chỗ trống là:

(1) Tăng;

(2) Lạnh đi;

(3) Ít nhất;

(4) Nhiều nhất.

Phải có điều kiện gì thì quả bóng bàn bị móp, được nhúng vào nước nóng mới có thể phồng lên?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

- Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

- Các chất khí khác nhau nở vì nhiệt giống nhau.

- Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Hướng dẫn giải

• Trong trường hợp quả bóng bàn bị móp lại đồng thời bị nứt thì khi thả vào nước nóng không thể phồng lên được, vì không khí trong bóng nở ra sẽ theo vết nứt ra ngoài.

• Nếu quả bóng bàn bị móp, nhưng không bị nứt thì khi thả bóng vào nước nóng, không khí nở ra nhưng không thoát ra ngoài được, nên đẩy vào vỏ và làm phồng bóng lên.

Do đó điều kiện để quả bóng bàn bị móp, được nhúng vào nước nóng mới có thể phồng lên là không khí bên trong quả bóng không được thất thoát ra ngoài, nghĩa là quả bóng không bị hở khí.

Tại sao không khí nóng lại nhẹ hơn không khí lạnh? (Hãy xem lại bài trọng lượng riêng để trả lời câu hỏi này).

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm:

- Trọng lượng riêng của một chất được xác định bằng trọng lượng của một đơn vị thể tích (m³) chất đó : d = P/V

- Hệ thức giữa trọng lượng và khối lượng của cùng một vật : P = 10m, trong đó : P là trọng lượng (đơn vị niutơn), m là khối lượng (đơn vị kilôgam).

- Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Hướng dẫn giải

• Trọng lượng riêng của không khí được xác định bằng công thức: \[d = 10.\frac{m}{V}\]
• Khi nhiệt độ tăng, khối lượng m không đổi nhưng thể tích V tăng, do đó d giảm.
• Vì vậy trọng lượng riêng của không khí nóng nhỏ hơn của không khí lạnh, nghĩa là không khí nóng nhẹ hơn không khí lạnh.

Dụng cụ đo độ nóng, lạnh đầu tiên của loài người do nhà bác hoc Galilê (1564 - 1642) sáng chế. Nó gồm một bình cầu có gắn một ống thuỷ tinh. Hơ nóng bình cầu rồi nhúng đầu ống thuỷ tinh vào một bình đựng nước. Khi bình khí nguội đi, nước dâng lên trong ống thuỷ tinh.

Bây giờ, dựa theo mực nước trong ống thuỷ tinh, người ta có thể biết thời tiết nóng hay lạnh. Hãy giải thích tại sao?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên ta cần nắm: Chất khí nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi.

Hướng dẫn giải

• Khi thời tiết nóng lên, không khí trong bình cầu cũng nóng lên, nở ra đẩy mực nước trong ống thuỷ tinh xuống dưới.

• Khi thời tiết lạnh đi, không khí trong bình cầu cũng lạnh đi, co lại dẫn đến mức nước trong ống thuỷ tinh khi đó dâng lên.

• Nếu gắn vào ống thuỷ tinh một băng giấy có chia vạch, thì có thể biết được lúc nào mức nước hạ xuống, dâng lên, tức là biết khi nào trời nóng, trời lạnh.