B – Bài Giải – Hướng Dẫn Giải – Đáp Số – Chương VII : Chất rắn và chất lỏng sự chuyển thể – Bài Tập Cuối Chương VII – trang 209 – Sách bài tập vật lý 10

Bài Giải – Hướng Dẫn Giải – Đáp Số – Bài Tập Cuối Chương VII

VII.1.C.  Khi bị nung nóng, độ dài của thanh đồng thau tăng. Muốn giữ độ dài của thanh này không thay đổi, ta phải tác dụng lên hai đầu thanh một ứng suất nén sao cho độ biến dạng nén bằng độ nở dài vì nhiệt của nó.

Theo định luật Húc, lực nén gây ra biến dạng của thanh rắn tính bằng :

Mặt khác, độ nở dài của thanh rắn khi nung nóng từ nhiệt độ t1 đến nhiệt độ t₂ tính bằng:

Từ đó suy ra :            F = ESα(t₂ – t1).

Thay số, ta được : F = 11..25..18..(100 – 0) = 4,95 kN;

VII.2. A. Lực kéo để bứt vòng đồng khỏi mặt nước bằng :

F = P + F_c = mg + 2πdσ

trong đó P = mg là trọng lượng của vòng đồng, còn F_c = 2nảa là lực căng bề mặt của nước tác dụng lên hai mặt (trong và ngoài) của vòng đồng. Từ đó ta suy ra hệ số căng bề mặt của nước :

VII.3. B. Lượng nhiệt Q cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn thỏi nhôm khối lượng m = 8,0 kg ở t₀ = 20°C có giá trị bằng :

VII.4. A.

VII.5. Khi nhiệt độ tăng từ 0°c đến t°c thì độ dãn dài của :

– Thanh thép :

– Thanh đồng : 

Từ đó suy ra độ dài chênh lệch của hai thanh thép và đồng ở nhiệt độ bất kì t°C có giá trị bằng :

Công thức này chứng tỏ Δl phụ thuộc bậc nhất vào t. Rõ ràng, muốn Δl không phụ thuộc t, thì hệ số của t phải luôn có giá trị bằng không, tức là :

Từ đó suy ra độ dài ở 0°C của :

–  Thanh đồng : 

–  Thanh thép :

VII.6. Độ nở khối (thể tích) của sắt được tính theo công thức :

với V₀ là thể tích của khối sắt ở 0°C, β = 3α là hệ số nở khối của sắt, còn độ tăng nhiệt độ Δt của khối sắt liên hệ với lượng nhiệt Q mà khối sắt đã hấp thụ khi bị nung nóng bởi công thức :

Q = cmΔt ≈ cDV₀Δt

với C là nhiệt dung riêng, D là khối lượng riêng và m là khối lượng của sắt. Vì D = D₀(1 + βt), nhưng βt << 1 nên coi gần đúng : m = D₀V₀ ≈ DV₀.

Từ đó suy ra :   

Thay số, ta được :

VII.7. Muốn kéo vòng nhôm bứt khỏi mặt thoáng của nước thì cần tác dụng lên nó lực F hướng thẳng đứng lẽn trên và có cường độ nhỏ nhất bằng tổng trọng lực P của vòng nhôm và lực căng bề mặt F_c của nước :

F = P + F_c

Vì mặt nước tiếp xúc với cả mặt trong và mặt ngoài của vòng nhôm nên lực căng bề mặt F_c có độ lớn bằng :

F_c = σ (πD + 7π) ≈ σ2πD

với D là đường kính ngoài và d là đường kính trong của vòng nhôm mỏng. Bỏ qua độ dày của vòng nhôm và coi gần đúng :

d ≈ D hay D + d ≈ 2D .

Từ đó suy ra :    F ≈ p + σ2πD.

Thay số, ta tìm được :

F = 5,7..9,8 + 72..2.3,14.40.  ≈ 74. N.

VII. 8. Lượng nhiệt cần cung cấp để biến đổi m = 6,0 kg nước đá ở nhiệt độ t₁ = -20°C biến thành hơi nước ở t₂ = 100°C có giá trị bằng :

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄

trong đó lượng nhiệt Q₁ = c1m(t0 – t1) cung cấp cho m (kg) nước đá có nhiệt dung riêng c_đ để nhiệt độ của nó tăng từ t1 = -20°C đến t₀ = 0°C ; lượng nhiệt Q₀ = λm cung cấp cho m (kg) nước đá có nhiệt nóng chảy riêng λ ở t₀ = 0°C tan thành nước ở cùng nhiệt độ ; lượng nhiệt Q₂ = c₀m(t₂ – t₀) cung cấp cho m (kg) nước có nhiệt dung riêng c_n để nhiệt độ của nó tăng từ t₀ = 0°c đến t₂ = 100°C  ; lượng nhiệt Q₃ – Lm cung cấp cho m (kg) nước có nhiệt hoá hơi riêng L ở t₂ = 100°C biến thành hơi nước ở cùng nhiệt độ. Như vậy, ta có thể viết:

Thay số, ta tìm được :

VII. 9. Vì độ ẩm cực đại A₂₀ của không khí ở 20°C có giá trị bằng khối lượng riêng của hơi nước bão hoà ở cùng nhiệt độ, nên ta có : A₂₀ = 17,30 g/m³, và suy ra lượng hơi nước cực đại có trong thể tích V =.2,0. m³ của đám mây :

Khi nhiệt độ không khí của đám mây giảm xuống tới 10°C thì lượng hơi nước cực đại có trong thể tích V = 2;0. m³ của đám mây chỉ còn bằng :

Như vậy khối lượng nước mưa rới xuống bằng :