Bài 20: Sự nở vì nhiệt của chất khí
8 câu hỏi
Có hiện tượng gì xảy ra với giọt nước màu trong ống thủy tinh khi bàn tay áp vào bình cầu? Hiện tượng này chứng tỏ thể tích không khí trong bình thay đổi thế nào?
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 xảy ra với giọt nước màu trong ống thuỷ tinh? Hiện tượng này chứng tỏ điều gì?
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?
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?
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 1000 cm3 (1 lít) một số chất, khi nhiệt độ của nó tăng thêm 50oC và rút ra nhận xét.
Bảng 20.1
| Chất khí | Chất lỏng | Chất rắn |
| Không khí: 183cm3 | Rượu: 58cm3 | Nhôm: 3,45cm3 |
| Hơi nước: 183cm3 | Dầu hỏa: 55cm3 | Đồng: 2,55cm3 |
| Khí oxi: 183cm3 | Thủy ngân: 9cm3 | Sắt: 1,80cm3 |
* Đọc bảng theo ví dụ:
+ Độ tăng thể tích của 1 lít rượu khi nhiệt độ của nó tăng thêm 50oC là 58cm3.
Các chất còn lại các bạn học sinh đọc tương tự.
* Nhận xét:
Với cùng một thể tích như nhau, khi được làm tăng nhiệt độ như nhau thì:
+ 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.
Phải có điều kiện gì thì quả bóng bàn bị móp, được nhúng vào nước nóng mới có thể phồng lên?
Khi cho quả bóng bàn bị ép vào nước nóng, không khí trong quả bóng bị nóng lên, nở ra làm cho quả bóng phồng lên như cũ.
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)
Trọng lượng riêng của không khí được xác định bằng công thức:
(m là khối lượng khí, V là thể tích của khí).
Khi nhiệt độ tăng, khối lượng khí m không đổi nhưng thể tích V tăng do khí nở ra, do đó trọng lượng riêng 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 học 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 (H.20.3).
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?
+ 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.
Như vậy 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 khi nào trời nóng, trời lạnh.
