Giải bài tập SBT Vật lý 6 Bài 19: Sự nở vì nhiệt của chất lỏng

Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra khi đun nóng một lượng chất lỏng?

A. Khối lượng của chất lỏng tăng.

B. Trọng lượng của chất lỏng tăng.

C. Thể tích của chất lỏng tăng.

D. Khối lượng, trọng lượng và thể tích đều tăng.

Phương pháp giải

Ta sử dụng công thức tính trọng lượng: P=10m và cần ghi nhớ, khi  đun nóng, thể tích chất lỏng tăng nhưng không phụ thuộc vào công thức trọng lượng

Hướng dẫn giải

- Khi đun nóng một lượng chất lỏng, chất lỏng nở ra vậy thể tích của chất lỏng tăng.

- Có P=10m, khối lượng không đổi nên trọng lượng cũng không đổi.

Chọn C 

Hiện tượng nào sau đây sẽ xảy ra đối với khối lượng riêng của một chất lỏng khi đun nóng một lượng chất lỏng này trong một bình thủy tinh?

A. Khối lượng riêng của chất lỏng tăng.

B. Khối lượng riêng của chất lỏng giảm.

C. Khối lượng riêng của chất lỏng không thay đổi.

D. Khối lượng riêng của chất lỏng thoạt đầu giảm, rồi sau đó mới tăng.

Phương pháp giải

- Dựa vào công thức tính khối lượng riêng: D = m/V, D tỉ lệ nghịch với V

- Khi V tăng thì D giảm

Hướng dẫn giải

Khi đun nóng một lượng chất lỏng trong một bình thủy tinh thì thể tích tăng

Có  D = m/V, khối lượng chất lỏng không đổi nên khối lượng riêng của chất lỏng giảm.

Chọn B

Hãy mô tả thí nghiệm vẽ ở hình 19.1 và giải thích

Phương pháp giải

Dựa vào sự thay đổi cách bố trí thí nghiệm qua 3 hình trên để mô tả thí nghiệm.

Hướng dẫn giải

- Hình a: bình thủy tinh chứa chất lỏng đặt trên giá, phía dưới đặt 1 đèn cồn.

- Khi đun, thoạt tiên mực nước trong ống tụt xuống một chút, sau đó mới dâng lên cao hơn mức ban đầu (hình b).

- Bởi vì, bình thủy tinh tiếp xúc với ngọn lửa trước, nở ra làm cho chất lỏng trong ống tụt xuống. Sau đó, nước cũng nóng lên và nở ra. Vì nước nở nhiều hơn thủy tinh, nên mực nước trong ống lại dâng lên và dâng lên cao hơn mức ban đầu (hình c).

Tại sao ở các bình chia độ thường có ghi 20^oC?  

Phương pháp giải

Dựa vào yếu tố   thể tích của bình phụ thuộc nhiệt độ để giải thích ở các bình chia độ thường có ghi 20^oC

Hướng dẫn giải

Vì thể tích của bình phụ thuộc nhiệt độ. Trên bình ghi 20^oC, có nghĩa là các giá trị về thể tích ghi trên bình chỉ đúng ở nhiệt độ trên. Khi đo chất lỏng ở nhiệt độ khác 20^oC thì giá trị đo được không hoàn toàn chính xác.

Tuy nhiên sai số này rất nhỏ, không đáng kể với các thí nghiệm không đòi hỏi độ chính xác cao. 

An định đổ đầy nước vào một chai thủy tinh rồi nút chặt lại và bỏ vào ngăn làm nước đá của tủ lạnh. Bình ngăn không cho An làm, vì nguy hiểm. Hãy giải thích tại sao?

Phương pháp giải

Để giải thích cần ghi nhớ nước khi đông đặc lại thành nước đá thì thể tích tăng

Hướng dẫn giải

Do nước khi đông đặc lại thành nước đá thì thể tích tăng, sẽ làm chai thủy tinh đựng nước bị nứt vỡ gây nguy hiểm.

Dùng những dụng cụ chính xác, người ta đo được thể tích của cùng lượng benzen (chất lỏng dễ cháy) ở những nhiệt độ khác nhau.

1. Hãy tính độ tăng thể tích (so với V₀) theo nhiệt độ rồi điền vào bảng.

2. Vẽ lại vào vở hình 19.2, dùng dấu (+) để ghi độ tăng thể tích ứng với nhiệt độ (ví dụ trong hình là độ tăng thể tích ΔV₂ ứng với nhiệt độ 20^oC).

a. Các dấu + có nằm trên một đường thẳng không?

b. Có thể dựa vào đường biểu diễn này để tiên đoán độ tăng thể tích ở 25^oC không? Làm thế nào?

Phương pháp giải

1. Sử dụng công thức tính độ tăng thể tích: ΔV = V_sau - V_trước

2. Từ bảng số liệu đã xử lí để vẽ đường biểu diễn độ tăng thể tích ứng với nhiệt độ

Hướng dẫn giải

1. 

2. Vẽ đồ thị:

a. Các dấu + đều nằm trên một đường thẳng

b. Ta có thể dựa vào đường biểu diễn này để tiên đoán độ tăng thể tích ở 25^oC. Độ tăng thể tích ở 25^oC là 27,5cm³.

Cách làm:

Ta thấy: cứ tăng 10^oC thì ΔV = 11 cm³.

Do đó cứ tăng 5^oC thì ΔV = 11:2 = 5,5 cm³.

Vậy độ tăng thể tích ở 25^oC là: 22 + 5,5 = 27,5 cm³.

Một bình cầu đựng nước có gắn một ống thủy tình như hình 19.3. Khi đặt bình vào một chậu đựng nước đá thì mực nước trong ống thủy tinh:

A. mới đầu dâng lên một chút, sau đó hạ xuống bằng mức ban đầu.

B. mới đầu hạ xuống một chút, sau đó dâng lên cao hơn mức ban đầu. 

C. mới đầu hạ xuống một chút, sau đó dâng lên bằng mức ban đầu. 

D. mới đầu dâng lên một chút, sau đó hạ xuống thấp hơn mức ban đầu

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ nước nở ra và nước nở ra nhiều hơn bình

Hướng dẫn giải

Mới đầu hạ xuống một chút vì khi đó bình nở ra nhưng nước chưa kịp nở, sau đó dâng lên cao hơn mức ban đầu vì khi này nước nở ra và nước nở ra nhiều hơn bình. 

Chọn B 

Hai bình cầu 1 và 2 vẽ ở hình 19.4 có cùng dung tích, cùng chứa đầy nước. Các ống thủy tinh cắm ở hai bình có đường kính trong d₁>d₂. Khi tăng nhiệt độ của hai bình lên như nhau thì:

A. mực nước trong ống thủy tinh của bình 1 dâng lên cao hơn mực nước trong ống thủy tinh của bình 2.

B. mực nước trong ống thủy tinh của bình 2 dâng lên cao hơn mực nước trong ống thủy tinh của bình 1.

C. mực nước trong hai ống thủy tinh dâng lên như nhau.

D. mực nước trong hai ống thủy tinh không thay đổi.

Phương pháp giải

Sử dụng lí thuyết sự nở vì nhiệt của chất lỏng.

- Từ công thức tính thể tích: \(V = Sh = \pi \dfrac{{{d^2}}}{4}.h\)

- V₂ = V₁ mà d₁ > d₂ nên h₁<h₂

Hướng dẫn giải

Ta có: \(V = Sh = \pi \dfrac{{{d^2}}}{4}.h\)

Khi tăng nhiệt độ của hai bình lên như nhau thì mực nước trong ống thủy tinh của bình 2 dâng lên cao hơn mực nước trong ống thủy tinh của bình 1. Vì thể tích tăng như nhau nhưng vì d₁>d₂ nên độ cao h₁<h₂

Chọn B

Ba bình cầu 1, 2, 3 (H.19.5a) có cùng dung tích, nút có cắm các ống thủy tinh đường kính trong bằng nhau. Bình 1 đựng đầy nước, bình 2 đựng đầy rượu, bình 3 đựng đầy dầu hỏa. Tăng nhiệt độ của ba bình cho tới khi mực chất lỏng trong ba ống thủy tinh dâng lên bằng nhau (H.19.5b). Khi đó: 

A. nhiệt độ ba bình như nhau.

B. bình 1 có nhiệt độ thấp nhất.

C. bình 2 có nhiệt độ thấp nhất.

D. bình 3 có nhiệt độ thấp nhất.

Phương pháp giải

Dựa vào sự nở vì nhiệt của chất lỏng, rượu nở vì nhiệt nhiều nhất để chọn đáp án đúng

Hướng dẫn giải

Khi tăng nhiệt độ rượu nở ra vì nhiệt nhiều nhất nên để thể tích bằng nhau thì bình rượu có nhiệt độ thấp nhất.

Chọn C  

Nước ở trong trường hợp nào dưới đây có trọng lượng riêng lớn nhất?

A. thể lỏng, nhiệt độ cao hơn 4^oC

B. thể lỏng, nhiệt độ bằng 4^oC

C. thể rắn, nhiệt độ bằng 0^oC

D. thể hơi, nhiệt độ bằng 100^oC

Phương pháp giải

Sử dụng đặc điểm sự nở vì nhiệt của nước: Đối với nước, khi nhiệt độ tăng từ 0^oC - 4^oC thì co lại chứ không nở ra, và chỉ thực sự nở ra khi nước tăng từ 4^oC trở lên.

Hướng dẫn giải

Trọng lượng riêng được xác định bằng công thức: d = P/V. Do vậy nếu cùng một lượng nước, trọng lượng P không thay đổi thì d tỷ lệ nghịch với thể tích V.

Khi tăng nhiệt độ từ 0^oC - 4^oC thì nước co lại chứ không nở ra (V giảm). Chỉ khi nhiệt độ tăng từ 4oC trở lên nước mới nở ra (V tăng). Vì vậy, ở 4^oC nước có trọng lượng riêng lớn nhất và ở thể lỏng.

Chọn B.

Khối lượng riêng của rượu ở 0^oC là 800kg/m³. Tính khối lượng riêng của rượu ở 50^oC, biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 1^oC thì thể tích của rượu tăng thêm 1/1000 thể tích của nó ở 0^oC.

Phương pháp giải

- Áp dụng điều kiện khi nhiệt độ tăng thêm 1^oC thì thể tích của rượu tăng thêm 1/1000 thể tích của nó ở 0^oC để tính thể tích ở 50^oC

- Tính khối lượng riêng của rượu ở 50^oC theo công thức: D= m/V

Hướng dẫn giải

Xét V_o = 1m³ rượu ở 0^oC thì có khối lượng 800kg

Vậy thể tích ở 50^oC là:

\(V = {V_0} + \dfrac{1}{{1000}}{V_0}.t = 1 + \dfrac{1}{{1000}}.1.50 \,= 1,05{m^3}\)

Khối lượng riêng của rượu ở 50^oC là:\(D = \dfrac{m}{V} = \dfrac{{800}}{{1,05}} \approx 762kg/{m^3}\)

Dụng cụ vẽ ở hình 19.6 dùng để đo sự nở vì nhiệt của chất lỏng. Ở nhiệt độ t₁^oC mực nước trong ống thủy tinh ở vị trí số 0, ở nhiệt độ t₂^oC mực nước trong ống thủy tinh ở vị trí số 5. Độ dài giữa 2 vạch chia liên tiếp trên ống thủy tinh là 1cm³

a. Hỏi khi tăng nhiệt độ từ t₁^oC lên t₂^oC, thể tích chất lỏng tăng lên bao nhiêu cm³?

b. Kết quả đo đó có chính xác không? Tại sao?

Phương pháp giải

a. Dựa vào sự thay đổi thể tích trong hình khi tăng nhiệt độ từ t₁^oC lên t₂^oC để trả lời

b. Dựa vào sự bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình và ống thủy tinh chứa nước để giải thích

Hướng dẫn giải

a. Thể tích chất lỏng tăng thêm 5cm³

b. Kết quả đo không thật chính xác vì đã bỏ qua sự nở vì nhiệt của bình và ống thủy tinh chứa nước

Hình 19.7 vẽ thí nghiệm dùng để minh họa sự nở vì nhiệt đặc biệt của nước. Hãy dựa vào hình để trả lời các câu hỏi sau:

a. Ở thí nghiệm hình 19.7a, nước được đưa tới nhiệt độ nào?

b. Ở thí nghiệm hình 19.7b, nước được đưa tới nhiệt độ nào? Thể tích của nước thay đổi như thế nào từ thí nghiệm hình 19.7a sang thí nghiệm hình 19.7b?

c. Ở thí nghiệm hình 19.7c, nước được đưa tới nhiệt độ nào? Thể tích của nước thay đổi như thế nào từ thí nghiệm hình 19.7b sang thí nghiệm hình 19.7c?

d. Từ các thí nghiệm rút ra kết luận về sự nở vì nhiệt của nước?

Phương pháp giải

Dựa vào sự nở vì nhiệt của chất lỏng và quan sát hình vẽ để xác định:

- Nước được đưa tới nhiệt độ nào ở 3 hình trên

- Sự thay đổi thể tích nước từ hình 19.7a sang thí nghiệm hình 19.7b và 19.7b sang hình 19.7c.

- Từ sự thay đổi thể tích khi tăng nhiệt độ để kết luận

Hướng dẫn giải

a. Ở thí nghiệm hình 19.7a nước được đưa tới nhiệt độ 1^oC

b. Ở thí nghiệm hình 19.7b nước được đưa tới nhiệt độ 4^oC. Thể tích của nước giảm từ thí nghiệm hình 19.7a sang thí nghiệm hình 19.7b.

c. Ở thí nghiệm hình 19.7c nước được đưa tới nhiệt độ 7^oC. Thể tích của nước tăng từ thí nghiệm hình 19.7b sang hình 19.7c.

d. Từ các thí nghiệm rút ra kết luận: Sự nở vì nhiệt của nước là đặc biệt. Từ 0°C đến 4°C thể tích nước giảm khi tăng nhiệt độ. Tại 4°C thể tích nước giảm đến nhỏ nhất. Nhiệt độ tăng trên 4°C thì thể tích nước lại tăng theo nhiệt độ.