Mở đầu trang 118

Đề bài: Tháp Eiffel bằng thép cao 324 m ở thủ đô Paris nước Pháp là tháp bằng thép nổi tiếng thế giới. Các phép đo chiều cao của tháp vào ngày 01/01/1890 và ngày 01/07/1890 cho thấy trong vòng 6 tháng tháp cao hơn thêm 10 cm. Chẳng lẽ một cái tháp bằng thép lại có thể “lớn lên” được? Em có thể giải thích được hiện tượng này không?

Lời giải:

• Ngày 01/01/1890 ở Paris đang là mùa đông (nhiệt độ thấp) → tháp thép co lại.
• Ngày 01/07/1890 ở Paris đang là mùa hè (nhiệt độ cao) → tháp thép nóng lên, nở ra → tháp dài thêm.

→ Vì vậy, đo vào mùa hè (01/07) thấy tháp cao hơn 10 cm so với khi đo vào mùa đông (01/01). Đây không phải tháp “lớn lên” thật sự, mà là hiện tượng sự nở vì nhiệt của chất rắn (thép).

I. Sự nở vì nhiệt của chất rắn

Thí nghiệm trang 118 mục I

Đề bài: Khi đốt cồn trong khay, đậy nắp chắn lên khay, thấy các kim chỉ thị quay. Kim ứng với thanh nhôm quay nhiều nhất, kim ứng với thanh sắt quay ít nhất.

1. Từ thí nghiệm trên hãy rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất nhôm, đồng, sắt.
2. Nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất rắn khác nhau.

Lời giải:

1. Khi đốt cồn, ba thanh nhôm, đồng, sắt đều nóng lên và nở dài ra, làm các kim chỉ thị quay.

• Kim ứng với thanh nhôm quay nhiều nhất → nhôm nở vì nhiệt nhiều nhất.
• Kim ứng với thanh sắt quay ít nhất → sắt nở vì nhiệt ít nhất.

→ Thứ tự nở vì nhiệt: nhôm > đồng > sắt.

2. Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

Câu hỏi trang 119 mục I

Đề bài: Hai thanh kim loại đồng, sắt được ghép chặt vào nhau tạo thành một băng kép. Hãy cho biết hình dạng của băng kép sẽ thay đổi như thế nào khi:

a) Quay băng kép cho thanh sắt ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2a).

b) Quay băng kép cho thanh đồng ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2b).

Lời giải:

Đồng nở vì nhiệt nhiều hơn sắt. Khi hơ nóng băng kép, cả hai thanh đều dài ra nhưng thanh đồng dài ra nhiều hơn thanh sắt. Vì hai thanh bị ghép chặt vào nhau nên băng kép sẽ bị cong về phía thanh sắt (phía nở ít hơn).

a) Thanh sắt ở dưới, thanh đồng ở trên → khi hơ nóng, băng kép cong xuống dưới (về phía thanh sắt).

b) Thanh đồng ở dưới, thanh sắt ở trên → khi hơ nóng, băng kép cong lên trên (về phía thanh sắt).

→ Quy tắc chung: băng kép luôn cong về phía thanh kim loại nở vì nhiệt ít hơn.

II. Sự nở vì nhiệt của chất lỏng

Thí nghiệm trang 119 mục II

Đề bài:

1. Đặt bình thuỷ tinh vào chậu nước nóng. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với nước màu trong ống thuỷ tinh.
2. Lấy bình thuỷ tinh từ chậu nước nóng ra đặt vào chậu nước lạnh. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với nước màu trong ống thuỷ tinh.

Lời giải:

1. Khi đặt bình vào chậu nước nóng:

• Nước màu trong bình nóng lên, nở ra (thể tích tăng).
• Mực nước màu trong ống thuỷ tinh dâng lên cao.

2. Khi lấy bình ra đặt vào chậu nước lạnh:

• Nước màu trong bình lạnh đi, co lại (thể tích giảm).
• Mực nước màu trong ống thuỷ tinh hạ xuống thấp.

→ Hiện tượng trên chứng tỏ: chất lỏng nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.

Câu hỏi trang 119 mục II

Đề bài:

1. Hình 29.4 mô tả thí nghiệm về sự nở vì nhiệt của các chất lỏng khác nhau. Hãy mô tả thí nghiệm và rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất lỏng khác nhau.
2. Tìm thêm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất lỏng.

Lời giải:

1. Mô tả thí nghiệm: Ba bình thuỷ tinh giống hệt nhau, chứa cùng một lượng các chất lỏng khác nhau (rượu, dầu, nước), có ống thuỷ tinh cắm xuyên qua nút (Hình 29.4a). Đặt cả ba bình vào cùng một chậu nước nóng (Hình 29.4b).

→ Quan sát thấy: mực chất lỏng trong các ống đều dâng lên nhưng dâng lên khác nhau (mức rượu dâng cao nhất, sau đó đến dầu, mức nước dâng thấp nhất).

→ Nhận xét: Các chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

2. Ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất lỏng:

• Khi đun nước, không nên đổ nước quá đầy ấm vì khi nóng nước nở ra sẽ tràn ra ngoài.
• Nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế rượu: khi nhiệt độ tăng, thuỷ ngân (hoặc rượu) nở ra → cột chất lỏng dâng lên trong ống.
• Đóng chai nước ngọt, người ta không đổ đầy chai để tránh chai bị nứt, vỡ khi trời nóng.

III. Sự nở vì nhiệt của chất khí

Thí nghiệm trang 120 mục III

Đề bài: Quan sát, mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra đối với giọt nước màu trong ống thuỷ tinh khi chỉ cần xoa hai tay vào nhau rồi áp vào bình cầu.

Lời giải:

Hiện tượng: Khi xoa hai tay vào nhau cho nóng rồi áp vào bình cầu, ta thấy giọt nước màu trong ống thuỷ tinh dịch chuyển ra phía ngoài bình (đi lên).

Giải thích: Hai tay nóng truyền nhiệt cho không khí trong bình cầu. Không khí trong bình nóng lên, nở ra, thể tích tăng → đẩy giọt nước màu trong ống dịch chuyển ra ngoài.

→ Chứng tỏ chất khí nở ra khi nóng lên.

Câu hỏi trang 120 mục III

Đề bài:

1. Tại sao từ thí nghiệm trên ta có thể nói chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng?
2. Tìm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất khí.
3. Dựa vào Bảng 29.1 rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất khác nhau: rắn, lỏng và khí.

Lời giải:

1. Trong thí nghiệm chất lỏng (Hình 29.3), cần đặt cả bình vào chậu nước nóng thì mực nước màu mới dâng lên. Còn ở thí nghiệm chất khí, chỉ cần xoa hai tay áp vào bình (nhiệt độ tăng rất ít) đã thấy giọt nước màu dịch chuyển rõ rệt.

→ Chứng tỏ với cùng một độ tăng nhiệt độ thì chất khí nở ra nhiều hơn chất lỏng.

2. Ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất khí:

• Quả bóng bàn bị bẹp khi nhúng vào nước nóng sẽ phồng trở lại (không khí bên trong nở ra).
• Khinh khí cầu bay được nhờ không khí bên trong được đốt nóng, nở ra, nhẹ đi → khí cầu bay lên cao.
• Lốp xe đạp khi để ngoài trời nắng dễ căng phồng (có thể nổ) do không khí bên trong nở ra.

3. Dựa vào Bảng 29.1: với cùng thể tích 1 000 cm³ ban đầu, khi nhiệt độ tăng thêm 50°C, ta thấy:

→ Kết luận chung: Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

IV. Công dụng và tác hại của sự nở vì nhiệt

Câu hỏi trang 121 mục IV

Đề bài:

1. Mô tả hoạt động của các loại băng kép trong Hình 29.7 b, c, d.
2. Tìm thêm ví dụ về công dụng của sự nở vì nhiệt.

Lời giải:

1. Mô tả hoạt động:

Hình 29.7b – Băng kép đóng ngắt mạch điện: Khi nhiệt độ tăng đến mức nhất định, băng kép cong lại, làm rời tiếp điểm → ngắt mạch điện. Khi nguội, băng kép duỗi thẳng trở lại, tiếp điểm khép lại → đóng mạch điện.

Hình 29.7c – Băng kép báo cháy: Bình thường băng kép thẳng, mạch điện hở, chuông không kêu. Khi xảy ra cháy, nhiệt độ tăng cao, băng kép cong lên, chạm vào tiếp điểm phía trên → đóng mạch điện, chuông điện kêu báo cháy.

Hình 29.7d – Băng kép trong bàn là: Khi bàn là nóng đến nhiệt độ đã đặt, băng kép cong lại → ngắt mạch (bàn là ngừng nóng). Khi bàn là nguội đi, băng kép duỗi thẳng → đóng mạch trở lại (bàn là nóng lên). Nhờ đó nhiệt độ của bàn là luôn được giữ ổn định.

2. Ví dụ khác về công dụng của sự nở vì nhiệt:

• Nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế rượu: dùng sự nở vì nhiệt của chất lỏng để đo nhiệt độ.
• Khinh khí cầu: dùng sự nở vì nhiệt của chất khí để bay lên.
• Đinh tán: nung nóng đinh thép cho nở ra rồi tán chặt vào lỗ; khi nguội, đinh co lại ép chặt hai tấm kim loại với nhau.

Câu hỏi trang 122 mục IV

Đề bài:

1. Tại sao chỗ nối tiếp hai đầu thanh ray xe lửa, hai đầu ống dẫn khí lại được cấu tạo như Hình 29.8?
2. Tìm thêm ví dụ về tác hại của sự nở vì nhiệt.

Lời giải:

1.

a) Chỗ nối hai đầu thanh ray xe lửa (Hình 29.8a): Giữa hai đầu thanh ray có để một khe hở nhỏ. Vì khi trời nắng nóng, các thanh ray nở dài ra. Khe hở này tạo chỗ giãn nở cho thanh ray, giúp đường ray không bị cong vênh → tránh tai nạn cho tàu hoả.

b) Chỗ nối ống dẫn khí (Hình 29.8b): Có đoạn uốn cong hình chữ Ω. Khi nhiệt độ thay đổi, ống dẫn nở ra hoặc co lại, đoạn uốn cong sẽ biến dạng (giãn ra hoặc co vào) để bù lại → ống không bị nứt vỡ.

2. Ví dụ về tác hại của sự nở vì nhiệt:

• Đổ nước nóng vào cốc thuỷ tinh dày, cốc dễ bị nứt vỡ (do lớp thuỷ tinh bên trong nóng nở ra trước lớp ngoài).
• Mặt đường nhựa, bê tông bị nứt nẻ khi nắng nóng kéo dài do nở vì nhiệt.
• Để bình gas, bật lửa gần nguồn nhiệt có thể gây nổ vì khí bên trong nở mạnh.

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu