Giải Khoa học tự nhiên 8 sách Kết nối tri thức, bài 29: Sự nở vì nhiệt

Mở đầu 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 bằng thép không thể lớn lên được. Vì thép là chất rắn có tính chất nở ra khi nóng lên, co lại khi lạnh đi mà ở thời gian ngày 01/01/1890 là mùa đông có nhiệt độ thấp nên thép co lại và ngày 01/07/1890 là mùa hè có nhiệt độ cao hơn mùa đông nên thép nở ra. Do vậy, trong vòng 6 tháng từ mùa đông tới mùa hè tháp cao hơn thêm 10 cm.
 

Hoạt động 1 - 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:
Nhận xét: Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.

Hoạt động 2 - Trang 118: Từ thí nghiệm trên hãy rút ra nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất nhôm, đồng, sắt.
Trả lời:
Từ thí nghiệm trên ta nhận xét về sự nở vì nhiệt của các chất nhôm, đồng, sắt: Nhôm nở vì nhiệt nhiều hơn đồng, đồng nở vì nhiệt nhiều hơn sắt.

Câu hỏi 1 - 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. Khi quay thanh kim loại cho mặt sắt ở dưới được hơ nóng bằng đèn cồn thì thanh sắt sẽ có nhiệt độ cao hơn và nở ra nhiều hơn thanh đồng. Do đó, băng kép sẽ bị cong về phía thanh đồng.
b. Khi quay thanh kim 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. Do đó, băng kép sẽ bị cong về phía thanh sắt.
 

Hoạt động 3 - 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. Lấy bình thủy tinh từ chậu nước nóng ra đặt vào chậu nước lạnh ta thấy nước màu trong ống thủy tinh tụt xuống dần. Vì bình thủy tinh đựng nước màu đang có nhiệt độ cao hơn chậu nước lạnh nên bình thủy tinh truyền nhiệt cho chậu nước lạnh làm nhiệt độ trong bình thủy tinh bắt đầu giảm dần làm nước màu trong bình co lại và tụt xuống.

Câu hỏi 2 - 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:
Sự nở vì nhiệt của 3 chất được xếp theo thứ tự sau:Nước<Rượu<Dầu
Chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau: Các chất lỏng khác nhau sẽ có những cấu tạo phân tử không giống nhau. Chính vì vậy nên khi nhiệt độ tăng lên, sự thay đổi trong vị trí phân tử cũng sẽ dẫn đến sự thay đổi về thể tích.  

Câu hỏi 3 - Trang 119: Tìm thêm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất lỏng.
Trả lời:
Ví dụ:
Khi đun nước, không nên đổ đầy nước vào ấm vì khi nhiệt độ tăng, nước sẽ tràn ra làm tắt lửa.
Khi bị cảm sốt, ta thường đo nhiệt độ bằng nhiệt kế thủy ngân, thủy ngân sẽ nở ra vì nhiệt nên trên thanh nhiệt kế sẽ thấy mức thuỷ ngân bị đẩy cao lên.
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.
 

Hoạt động 4 - 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 4 - 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 5 - Trang 120: Tìm ví dụ về sự nở vì nhiệt của chất khí.
Trả lời:
Ví dụ:
- Khi nhúng quả bóng bàn bị móp vào trong nước nóng, nó sẽ phồng trở lại vì nước nóng làm cho khí trong quả bóng nở ra.
- 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.

Câu hỏi 6 - Trang 120: 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:
- Các chất rắn khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.
- Các chất lỏng khác nhau nở vì nhiệt khác nhau.
- 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.
 

Câu hỏi 7 - Trang 121: Mô tả hoạt động của các loại băng kép trong Hình 29.7b, c, d.

Trả lời:
- Hình 29.7 b: 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, có dòng điện chạy trong mạch điện.
- Hình 29.7 c: 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.
- Hình 29.7 d: Khi đủ nóng, băng kép mở rộng độ cong hơn (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 trong nở vì nhiệt tốt hơn thanh ở ngoài), làm điểm tiếp xúc bị tách ra cắt dòng điện vào bàn là.

Câu hỏi 8 - Trang 121: Tìm thêm ví dụ về công dụng của sự nở vì nhiệt.
Trả lời:
Ví dụ về công dụng về sự nở vì nhiệt
- Người ta thường hơ nóng lưỡi dao, kéo, liềm rồi mới tra cán.
- Khi quả bóng bàn bị móp người ta nhúng vào nước nóng thì quả bóng bàn phồng lên.
- Để khinh khí cầu phồng lên và bay lên trời ta thường hơ nóng khinh khí cầu.
- 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 9 - 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 10 - Trang 122: Tìm thêm ví dụ về tác hại của sự nở vì nhiệt.
Trả lời:
Ví dụ:
Người ta lợp mái tôn hình công vì khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, mái tôn sẽ nở ra vì nhiêt. người ta để khoảng cách giữa 2 thanh ray trên đường tàu vì khi nhiệt độ cao, 2 thanh ray sẽ nở ra vì nhiệt. 
Không nên đậy nắp ngay vào phích khi vừa rót nước vào nếu ko sẽ bật nắp ra vì không khí trong phích gặp nhiệt độ nóng của nước sẽ nở ra đẩy nắp lên.
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 thời tiết quá nóng gạch lát nhà, đường bêtong bị phồng lên, nổ, nứt vỡ. Cách khắc phục tạo rãnh hở.

Em có thể 1 trang 122: Giới thiệu được hoạt động và công dụng của băng kép trong các thiết bị tự động.
Trả lời:
Băng kép được làm từ hai thanh kim loại có bản chất khác nhau. Hai kim loại này dãn nở vì nhiệt khác nhau, nên khi bị đốt nóng hoặc làm lạnh thì băng kép đều bị cong đi. Tính chất này được ứng dụng vào việc đóng – ngắt tự động mạch điện (rơ-le trong đèn chớp-tắt, bàn là, nồi cơm điện,…).

Em có thể 2 trang 122: Giải thích được một số hiện tượng đơn giản có liên quan đến sự nở vì nhiệt.
Trả lời:
Giải thích một số hiện tượng đơn giản có liên quan đến sự nở vì nhiệt:
- Khi làm cầu, giữa các nhịp cầu, người ta thường để hở một đoạn nhỏ để khi nhiệt độ tăng cao các vật liệu làm cầu nở ra không làm hư hỏng cầu.
- Sử dụng con lăn ở gối cầu của cầu thép phòng khi nhiệt độ tăng, nhờ con lăn mà cầu thép nở dài ra không bị cản trở.