Đề cương ôn tập Vật lí Lớp 10 - Chuyền đề 3: Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình, sự nở vì nhiệt

CHUYÊN ĐỀ 3. CHẤT RẮN KẾT TINH.
CHẤT RẮN VÔ ĐỊNH HÌNH-SỰ NỞ VÌ NHIỆT
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình
+ Chất rắn kết tinh có cấu trúc tinh thể, do đó có dạng hình học và nhiệt độ nóng chảy xác định. Tinh thể là cấu trúc bởi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác định gọi là mạng tinh thể, trong đó mỗi hạt luôn luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.
+ Chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc chất đa tinh thể. Chất rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, còn chất rắn đa tinh thể có tính đẵng hướng.
 + Chất rắn vô định hình không có cấu trúc tinh thể, do đó không có dạng hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) xác định và có tính đẵng hướng.
2. Sự nở vì nhiệt của vật rắn.
+ Sự nở vì nhiệt của vật rắn là sự tăng kích thước của vật rắn khi nhiệt độ tăng do bị nung nóng.
+ Độ nở dài của vật rắn tỉ lệ thuận với độ tăng n...n: DS = S – S0 = 2aS0Dt
+ Độ nở khối của vật rắn: DV = V – V0 = bV0Dt; với b » 3a.
* Phương pháp giải
	Để tìm những đại lượng có liên quan đến sự nở vì nhiệt của của vật rắn ta viết biểu thức liên hệ giữa những đại lượng đã biết và đại lượng cần tìm từ đó suy ra và tính đại lượng cần tìm.
* Bài tập
1. Một dây tải điện ở 20 0C có độ dài 1800 m. Xác định độ nở dài của dây tải điện này khi nhiệt độ tăng lên đến 40 0C về mùa hè. Biết hệ số nở dài của dây tải điện là 11,5.10-6 K-1.
2. Một thanh kim loại có chiều dài 20 m ở nhiệt độ 20 0C, có chiều dài 20,015 m ở nhiệt độ 45 0C. Tính hệ số nở dài của thanh kim loại.
3. Mỗi thanh ray của đường sắt ở nhiệt độ 15 0C có độ dài 12,5 m. Nếu hai đầu các thanh ray khi đó chỉ đặt cách nhau 4,5 mm, thì các thanh ray này có thể chịu được nhiệt độ lớn nhất bằng bao nhiêu để chúng không bị uốn cong do tác dụng nở vì nhiệt? Biết hệ số nở dài của mỗi thanh ray là 12.10-6 K-1.
4. Ở nhiệt độ 0 0C tổng chiều dài của thanh đồng và thanh sắt là 5 m. Hiệu chiều dài của chúng ở cùng nhiệt độ bất kỳ nào cũng không đổi. Tìm chiều dài của mỗi thanh ở 0 0C. Biết hệ số nở dài của đồng là 18.10-6 K-1, của sắt là 12.10-6 K-1.
5. Tìm nhiệt độ của tấm nhôm phẵng, biết rằng diện tích của nó đã tăng thêm 900 mm2 do nung nóng. Cho biết diện tích của tấm nhôm ở 0 0C là 1,5 m2, hệ số nở dài của nhôm là 24.10-6 K-1.
6. Ở 0 0C, thanh nhôm và thanh sắt có tiết diện ngang bằng nhau, có chiều dài lần lượt là 80 cm và 80,5 cm. Hỏi ở nhiệt độ nào thì chúng có chiều dài bằng nhau và ở nhiệt độ nào thì chúng có thể tích bằng nhau. Biết hệ số nở dài của nhôm là 24.10-6 K-1, của sắt là 14.10-6 K-1.
7. Một bể bằng bê tông có dung tích là 2 m3 ở 0 0C. Khi ở 30 0C thì dung tích của nó tăng thêm 2,16 lít. Tính hệ số nở dài của bê tông.
* Hướng dẫn giải
1. Độ nở dài của dây tải điện: Dl = al0Dt = 0,414 m = 41,4 cm.
2. Hệ số nở dài của thanh kim loại: a = = 3.10-5 K-1.
3. Ta có: Dt = = 30 ð Nhiệt độ lớn nhất mà thanh ray không bị uốn cong do tác dụng nở vì nh...C đựng trong một nhiệt lượng kế có nhiệt dung bằng 100 J/K. Sau khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế là 32 0C. Tính nhiệt nóng chảy của thiếc. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4,2 J/g.K, của thiếc rắn là 0,23 J/g.K.
5. Cần cung cấp một nhiệt lượng bằng bao nhiêu để làm cho 200 g nước lấy ở 10 0C sôi ở 100 0C và 10% khối lượng của nó đã hóa hơi khi sôi. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K và nhiệt hóa hơi của nước là 2,26.106 J/kg.
6. Đổ 1,5 lít nước ở 20 0C vào một ấm nhôm có khối lượng 600 g và sau đó đun bằng bếp điện. Sau 35 phút thì đã có 20% khối lượng nước đã hóa hơi ở nhiệt độ sôi 100 0C. Tính công suất cung cấp nhiệt của bếp điện, biết rằng 75% nhiệt lượng mà bếp cung cấp được dùng vào việc đun nước. Cho biết nhiệt dung riêng của nước là 4190 J/kg.K, của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt hóa hơi của nước ở 100 0C là 2,26.106 J/kg, khối lượng riêng của nước là 1 kg/lít.
* Hướng dẫn giải
1. Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = lm + cm(t2 – t1) = 1694400 J.
2. Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = cm(t2 – t1) + lm = 96165 J.
3. Phương trình cân bằng nhiệt: 
	cm2(t2 – t) = lm1 + cm1t ð t = = 7 0C.
4. Phương trình cân bằng nhiệt: 
	lmth + cthmth(t2 – t) = cnmn(t – t1) + Cnlk(t – t1) 
	ð l = = 60 J/g.
5. Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = cm(t2 – t1) + lm.10% = 120620 J.
6. Nhiệt lượng cung cấp để đun nước: 
	Qci = cnmn(t2 – t1) + cbmb(t2 – t1) + lmn.20% = 1223040 J.
	Nhiệt lượng toàn phần ấm đã cung cấp: Qtp = = 1630720 J.
	Công suất cung cấp nhiệt của ấm: P = = 776,5 W.
C. TRẮC NGHIỆM KHÁCH QUAN
1. Chất rắn nào sau đây thuộc dạng chất rắn vô định hình?
	A. Muối ăn.	B. Kim loại.
	C. Hợp kim.	D. Nhựa đường.
2. Tính dị hướng của vật là
	A. tính chất vật lí theo các hướng khác nhau là khác nhau.
	B. kích thước của vật theo các hướng khác nhau là khác nhau.
	C. hình dạng của vật theo các hướng khác nhau là khác nhau.
	D. nhiệt độ của vật theo các hướng khác nhau là khác nhau.
3. Đặc điểm nào dưới đây không liên quan đến chất rắn kết tinh