Mở đầu
Câu hỏi mở đầu SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 118): 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?
Trả lời:
– Tháp Eiffel bằng thép không thể lớn lên được
– Thép là chất rắn và có tính chất nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi. Khi đo chiều cao của tháp vào ngày 01/01/1890 là mùa đông nên thép co lại. Đo chiều cao thép vào ngày 01/07/1890 là mùa hè có nhiệt độ cao hơn mùa đông nên thép nở ra.
=> Vậy nên trong vòng 6 tháng từ mùa đông tới mùa hè tháp cao hơn thêm 10 cm.
I. Sự nở vì nhiệt
Hoạt động 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 118): Thí nghiệm
Người ta dùng thí nghiệm mô tả ở Hình 29.1 để tìm hiểu sự nở vì nhiệt của các chất rắn khác nhau (Hình 29.1).
- Ba thanh nhôm, đồng, sắt (1).
- Khay đựng cồn và tấm chắn đậy khay đựng cồn để đảm bảo các thanh tăng nhiệt độ giống nhau (2).
- Bộ phận ghi độ dãn nở của các thanh, mặt ghi vạch và kim chỉ thị (3).
- Khi đốt cồn trong khay, đậy nắp chắn lên khay, thì thấy các kim chỉ thị quay. Kim ứng với thanh nhôm quay nhiều nhất, kim ứng với thanh sắt quay ít nhất.
- Khi tắt đèn cồn các kim chỉ thị lại dần quay về vị trí cũ.
Nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất rắn khác nhau.
Trả lời:
- Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.
Hoạt động 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 118): Từ thí nghiệm trên hãy rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất nhôm, đồng, sắt.
Trả lời:
Sự nở vì nhiệt của các chất sắt, nhôm, đồng.
|
Chất rắn |
Sự giãn nở |
|
Nhôm |
3,54 cm3 |
|
Đồng |
3,55 cm3 |
|
Sắt |
1,80 cm3 |
Câu hỏi SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 119): 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 thanh kim loại cho mặt sắt ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2a).
b. Quay thanh kim loại cho mặt đồng ở dưới và hơ nóng bằng đèn cồn (Hình 29.2b).
Trả lời:
a. Băng kép bị cong về phía thanh đồng vì khi quay thanh kim loại cho mặt sắt ở dưới được hơ nóng bằng đèn cồn thì thành sắt sẽ có nhiệt độ cao hơn và nở ra nhiều hơn thanh đồng.
b. Băng kép sẽ bị cong về phía thanh sắt vì khi quay thanh im loại cho mặt đồng ở dưới được hơ nóng bằng đèn cồn thì thanh đồng sẽ có nhiệt độ cao hơn và nở ra nhiều hơn thanh sắt.
II. Sự nở vì nhiệt của chất lỏng
Hoạt động 3 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 119): Thí nghiệm
Chuẩn bị: Một bình thủy tinh đựng nước màu có ống thủy tinh xuyên qua nút (Hình 29.3); một chậu thủy tinh đựng nước nóng và một chậu thủy tinh đựng nước lạnh.
Tiến hành:
1. Đặt bình thủy tinh vào chậu nước nóng. Quan sát và giải thích hiện tượng xảy ra với nước màu trong ống thủy tinh.
2. Lấy bình thủy 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 thủy tinh.
Trả lời:
1. Đặt bình thủy tinh vào chậu nước nóng ta sẽ thấy nước màu trong ống thủy tinh dâng lên cao hơn so với lúc ban đầu. Vì khi đặt bình thủy tinh đựng nước màu vào chậu nước nóng thì bình thủy tinh nhận được năng lượng nhiệt và nhiệt độ trong bình thủy tinh bắt đầu tăng lên làm nước màu trong bình nở ra và dâng lên.
2. Cột nước màu hạ xuống.
Câu hỏi 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 119): 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.
Trả lời:
– Qua quan sát thí nghiệm ở hình 29.4, sự nở vì nhiệt của 3 chất được xếp theo thứ tự sau:Nước<Rượu<Dầu
– Nhận xét: Chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau vì mỗi chất lỏng sẽ có cấu tạo phân tử khác nhau. Khi đó nhiệt độ tăng lên thì sự thay đổi trong vị trí phân tử cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi về thể tích.
Câu hỏi 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 119): Tìm thêm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất lỏng.
Trả lời:
– Khi đóng một chai nước ngọt, chúng ta thường thấy nước trong bình không bao giờ được đầy chai, vì khi ở nhiệt độ cao thì có thể làm chai bị vỡ ra.
– Khi đun nước người ta không đổ thật đầy ấm vì khi đun, nước bên trong ấm sẽ nở ra làm nắp ấm bật ra và nước tràn ra.
– Khi ta đo nhiệt độ bằng nhiệt kế thủy ngân, thủy ngân nở ra vì nhiệt độ tăng và dâng lên trong ống.
– Bình cầu bằng thủy tinh đựng nước màu, khi ta áp tay vào thì lượng nước bên trong bình cầu dâng lên.
– Nhúng bình cầu đựng nước màu vào chậu nước nóng → mực nước trong ống dâng lên. Khi nhúng bình cầu đựng nước màu vào chậu nước lạnh → mực nước giảm xuống. => Các chất lỏng khác nhau thì sự nở vì nhiệt của chúng cũng khác nhau.
– Thủy ngân được dùng làm nhiệt kế, khi nhiệt độ tăng, thủy ngân giãn nở nhiệt và dâng lên.
III. Sự nở vì nhiệt của chất khí
Hoạt động 4 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 120): Thí nghiệm
Chuẩn bị:
- Bình cầu với nút cao su có ống thủy tinh xuyên qua.
- Cốc nước màu.
Tiến hành:
- Nhúng đầu ống thủy tinh xuyên qua nút cao su và nước màu.
- Dùng ngón tay cái bịt chặt đầu còn lại của ống rồi rút ống ra khỏi nước sao cho trong ống còn giữ lại một giọt nước màu (Hình 29.6a).
- Lắp nút cao su có gắn ống thủy tinh trên vào bình cầu.
- Quan sát, mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra đối với giọt nước màu trong ống thủy tinh khi chỉ cần xoa hai tay vào nhau rồi áp vào bình cầu.
Trả lời:
- Khi xoa hai tay vào nhau rồi áp hai bàn tay vào bình cầu, ta thấy hiện tượng: Giọt nước màu trong ống thủy tinh đi lên.
- Giải thích: Khi ta xoa tay vào nhau thì hai lòng bàn tay ta nóng lên, sau đó áp hai tay vào bình cầu thì năng lượng nhiệt từ hai tay sẽ truyền sang bình cầu làm bình nóng lên dẫn tới không khí trong bình nở ra (tăng thể tích) và tác dụng lực đẩy lên giọt nước màu làm giọt nước màu đi lên.
Câu hỏi 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 120): Tại sao từ thí nghiệm trên ta có thể nói chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng?
Trả lời:
- Từ thí nghiệm trên ta có thể nói chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng vì ta quan sát được cột chất lỏng màu tăng nhanh hơn so với thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất lỏng.
Câu hỏi 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 120): Tìm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất khí.
Trả lời:
– Dùng tay làm nóng chai để nút chai bật ra
– Khi bơm xe đạp ta không nên bơm bánh xe quá căng. Bởi khi thời tiết nóng chất khí dãn nở hơn chất rắn là lốp xe nên có thể dẫn đến nổ lốp xe.
– Khi một quả bóng bàn bị kẹp, ta ngâm quả bóng bàn trong nước ấm , không khí trong quả bóng nở ra tác dụng một lức đẩy lên vỏ quả làm vỏ quả phồng lên.
– Khi vừa rót đầy nước nóng vào phích, xong đậy nắp ngay, thấy nắp bị bật ra vì không khí trong phích gặp nhiệt độ nóng của nước sẽ nở ra đẩy nắp lên.
– Khinh khí cầu được đốt lửa là những quả cầu chứa khí nóng. Chúng bay lên vì không khí trong đó nhẹ hơn là không khí ngoài khí quyển nên khinh khí cầu bay được.
– Các khối hơi nước bốc lên từ mặt biển, sông, hồ, bị ánh sáng mặt trời chiếu vào => nóng lên => nở ra =>nhẹ đi.
Câu hỏi 3 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 121): Dựa vào Bảng 29.1 rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất khác nhau: rắn, lỏng và khí.
Trả lời:
* Chất lỏng:
– Nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi
– Các chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau.
* Chất rắn:
– Nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi
– Các chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau.
* Chất khí:
– Nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi
– Các chất khí khác nhau có sự nở vì nhiệt giống nhau.
=> Chất khí nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn. (khí > lỏng > rắn)
IV. Công dụng và tác hại của sự nở vì nhiệt
1. Công dụng
Câu hỏi 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 121): Mô tả hoạt động của các loại băng kép trong Hình 29.7b, c, d.
Trả lời:
- Hoạt động của băng kép đóng ngắt mạch điện: Khi dòng điện có sự thay đổi đột ngột, nhiệt độ sẽ tác động lên băng kép khiến nó uốn theo chiều thanh kim loại có hệ số giãn nở ít hơn.
- Khi đủ nóng, băng kép cong lên phía trên (do dãn nở vì nhiệt không đều của hai kim loại làm băng kép - ở đây phải dùng băng kép gồm thanh kim loại ở phía dưới nở vì nhiệt tốt hơn thanh ở trên), làm băng kép chạm vào tiếp điểm và mạch kín dẫn tới có dòng điện chạy qua chuông điện làm chuông kêu.
- Hoạt động của băng kép bàn là: Băng kép có vai trò đóng ngắt điện để không làm cháy bàn là. Khi nhiệt độ ở bàn là quá cao, băng kép có vai trò đóng ngắt điện để không làm cháy bàn là.
Câu hỏi 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 121): Tìm thêm ví dụ về công dụng của sự nở vì nhiệt.
Trả lời:
- Khi nút thủy tinh của một lọ thủy tinh bị kẹt. Phải mở nút bằng cách làm nóng cổ lọ.
- Khi quả bóng bàn bị móp người ta nhúng vào nước nóng thì quả bóng bàn phồng lên.
2. Tác hại
Câu hỏi 1 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 122): Tại sao chỗ nối tiếp hai đầu thanh ray xe lửa, hai đầu ống dẫn khí lại được cấu tạo như Hình 29.8?
Trả lời:
- Hình 29.8a: Chỗ nối tiếp hai đầu thanh ray xe lửa thường để hở một khe nhỏ để khi nhiệt độ tăng, thanh ray có thể nở dài ra, tránh làm biến dạng đường ray.
- Hình 29.8b: Các ống dẫn khí thường được uốn cong ở 1 số đoạn để khi khí nóng đi qua, ống dễ dàng nở dài ra.
Câu hỏi 2 SGK Khoa học tự nhiên 8 Kết nối tri thức Bài 29 (trang 122): Tìm thêm ví dụ về tác hại của sự nở vì nhiệt.
Trả lời:
- Mùa hè, ko nên bơm xe quá căng vì khi nhiệt độ cao, không khí trong lốp sẽ nở ra và làm nổ lốp.
- Khi nhiệt độ cao có thể làm cong các thanh sắt ở ray tàu hỏa.