Tìm hiểu về sự nở vì nhiệt của chất lỏng? Giải đáp vật lý 6

Ghi chú: Tài liệu trích dẫn

Nếu như các em đã tìm hiểu trong bài viết trước, các em sẽ biết chất rắn có sự thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Đối với chất lỏng cũng vậy, khi có sự thay đổi về nhiệt, chất lỏng cũng biến đổi. Bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về hiện tượng này. Liệu sự nở vì nhiệt của chất lỏng có đem đến lợi ích trong cuộc sống hàng ngày hay không? Sự nở vì nhiệt này xảy ra như thế nào? Hãy đọc bài viết này để tìm hiểu ngay về kiến thức này nhé!

Sự nở vì nhiệt của chất lỏng là gì?

Giống với chất rắn. Khi nhiệt độ thay đổi, chất lỏng cũng có sự nở ra và co lại khác nhau. Lý thuyết sự nở vì nhiệt của chất lỏng được thí nghiệm và ghi lại như sau:

Chất lỏng nở ra khi nóng lên: Khi có nhiệt độ cao tiếp xúc với chất lỏng hoặc nhiệt độ môi trường xung quanh tăng lên. Chất lỏng có xu hướng nở ra. Tùy thuộc vào nhiệt độ cao đến mức nào, sự thay đổi của chất lỏng sẽ có sự khác nhau.

Chất lỏng co lại khi lạnh đi: Nếu chất lỏng đang ở nhiệt độ khá cao, từ từ giảm nhiệt độ. Chất lỏng có xu hướng co lại. Điều này đã được các nhà vật lý học làm thí nghiệm chứng minh. Tùy theo mức nhiệt giảm thấp đến đâu, mức độ co lại của chất lỏng sẽ thay đổi.

Ngoài ra, trên lớp, các em cũng sẽ được thực hiện những thí nghiệm để chứng minh được điều này. Tuy nhiên, sự thay đổi của chất lỏng khó có thể quan sát được. Bởi lẽ, chất lỏng luôn được đựng trong vật cứng. Khi nung nóng, hoặc làm tăng nhiệt độ của chất lỏng. Thì vật cứng đựng chất lỏng cũng tiếp nhận nhiệt độ và nở ra. Sự nở vì nhiệt của chất rắn đã được chúng tôi đề cập đến ở bài viết trước.

Chính vì vậy, để thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất lỏng đem lại kết quả chính xác. Các em cần phải thực hiện theo chuẩn các bước được hướng dẫn. Đôi khi, các em có thể lấy sẵn số liệu từ thí nghiệm chứng minh để sử dụng. Mà các em không cần phải làm thí nghiệm để chứng minh lại điều này.

Sự nở vì nhiệt của chất lỏng được giải thích theo công thức

Chất lỏng nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi. Nghĩa là:

• Khi tăng nhiệt độ:

– Thể tích (V) của chất lỏng tăng.

– Khối lượng (m), trọng lượng (P) của chất lỏng không đổi.

– Khối lượng riêng (D), trọng lượng riêng (d) của chất lỏng giảm

• Khi giảm nhiệt độ:

– Thể tích (V) của chất lỏng giảm.

– Khối lượng (m), trọng lượng (P) của chất lỏng không đổi.

– Khối lượng riêng (D), trọng lượng riêng (d) của chất lỏng tăng.

Đặc điểm sự nở vì nhiệt của chất lỏng

Chất lỏng hay chất rắn đều có những đặc điểm riêng theo sự nở vì nhiệt. Chúng ta cần nhớ những đặc điểm sau đây:

Chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau. Điều này giống với định lý của chất rắn. Các chất lỏng khác nhau mang theo những cấu tạo phân tử khác nhau. Nên khi nhiệt độ tăng lên, sự thay đổi trong vị trí phân tử dẫn đến sự thay đổi về thể tích. Các em có thể hiểu đơn giản, rượu và nước là hai chất lỏng khác nhau. Nên khi cùng nâng cao đến một nhiệt độ nhất định, rượu và nước có sự nở khác nhau.

Chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn. Điều này các em không thể kiểm tra bằng mắt thường mà bắt buộc phải dùng thí nghiệm. Những thí nghiệm thực tế đã được các nhà khoa học chứng minh. Các em chỉ cần ghi nhớ để áp dụng vào bài học tốt nhất.

Chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau

Trong thực tế, sự nở vì nhiệt của chất lỏng không quá rõ rệt. Với trình độ vật lý lớp 6, các em cũng không cần phải tìm hiểu quá sâu và chứng minh về điều này. Những bài tập các em được gặp hầu hết sẽ là bài tập tính toán, có cho sẵn số liệu. Các em chỉ cần nhớ lý thuyết và áp dụng tính toán sẽ có kết quả chính xác.

Sự nở vì nhiệt đặc biệt của nước

Nước được coi là một chất lỏng đặc biệt. Các nhà vật lý học đã nghiên cứu và nhận ra được những tính chất rõ rệt của nước khi nhiệt độ thay đổi. Thay vì chỉ có những con số chỉ độ nở vì nhiệt của các chất lỏng khác. Thì nước có riêng một quá trình thay đổi trong các khoảng nhiệt khác nhau. Các em có thể đọc tham khảo sự nở vì nhiệt của chất lỏng là nước ngay dưới đây.

Khi nhiệt độ tăng từ 0°C đến 4°C, nước co lại, thể tích của nước giảm.

Khi nhiệt độ tăng từ 4°C trở lên, sự nở của nước tuân theo quy luật sự nở vì nhiệt của chất lỏng, tức là nước nở ra.

Thể tích nước ở 4°C là nhỏ nhất nên khối lượng riêng của nước ở 4°C là lớn nhất.

Khi nhiệt độ lên tới 100°C nước sẽ sôi và dần chuyển sang trạng thái khí.

Nước sôi là ví dụ minh chứng của sự nở vì nhiệt

Dựa trên những khoảng nhiệt này, chúng ta có thể nắm bắt được sự thay đổi của nước. Các em có thể sẽ gặp phải những bài tập tình huống. Yêu cầu giải thích trạng thái của nước theo từng khoảng nhiệt độ. Các em sẽ cần phải dùng đến điều này. Đây chỉ là những tính chất liên quan đến chất lỏng là nước. Đối với những chất lỏng khác, các em không thể áp dụng điều này. Sự nở vì nhiệt của chất lỏng sẽ khác nhau phụ thuộc vào các chất.

Các dạng bài tập liên quan

Dạng bài tập liên quan đến chủ đề sự nở vì nhiệt của chất lỏng sẽ có khá nhiều. Theo từng dạng bài khác nhau, các em cần phải nhớ cách làm khác nhau. Chúng tôi đã tìm hiểu và tổng hợp các dạng bài phía dưới đây. Các em hãy tham khảo nhé!

Dạng 1: Giải thích các hiện tượng trong đời sống

Để giải thích các hiện tượng trong đời sống ta dựa vào các tính chất dãn nở vì nhiệt của chất lỏng sau đây:

– Các chất lỏng nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.

– Các chất lỏng khác nhau thì dãn nở vì nhiệt cũng khác nhau.

– Chất lỏng dãn nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Lưu ý: Khi giãn nở thể tích của chất lỏng tăng nhưng khối lượng của nó không thay đổi (trừ trường hợp đặc biệt là nước, khi nhiệt độ tăng từ 0°C đến 4°C thì thể tích của nước giảm đi chứ không tăng lên).

Dạng 2: Bài tập cơ bản yêu cầu tính toán về sự nở vì nhiệt của chất lỏng.

Bước 1: Xác định dữ kiện đã cho (nhiệt độ, thể tích, loại chất lỏng …) và yêu cầu của đề bài. Một số đề bài sẽ cho thêm số liệu về sự nở về nhiệt để các em tiện tính toán.

Bước 2: Dựa trên đặc điểm sự nở vì nhiệt:

• Chất lỏng tăng (giảm) thể tích khi tăng (giảm) nhiệt độ
• Các chất lỏng khác nhau thì nở vì nhiệt cũng khác nhau.
• Chất lỏng tăng thể tích nhiều hơn chất rắn khi ở cùng một nhiệt độ.

Từ đó rút ra câu trả lời chính xác cho bài toán đã nêu.

Dạng 3: Tìm hiểu về sự dãn nở đặc biệt của nước.

Bước 1: Xác định dữ kiện đã cho (nhiệt độ, thể tích…) và yêu cầu của đề bài.

Bước 2: Dựa trên đặc điểm sự dãn nở đặc biệt của nước.

• Tăng từ 0°C đến 4°C, nước co lại, thể tích của nước giảm.
• Tăng từ 4°C trở lên, sự nở ra, thể tích của nước tăng.

Từ đó rút ra kết luận cho yêu cầu của đề bài.

Trên đây chính là những lý thuyết và ví dụ về sự dãn nở đặc biệt của nước. Hi vọng những điều này có thể giúp cho các em hiểu hơn về bài học của mình. Không chỉ vậy, những kiến thức vật lý cũng được áp dụng rất nhiều trong thực tế. Các em nên ghi nhớ