Sự nở vì nhiệt của chất khí là gì?
Cũng giống như chất lỏng và chất rắn, chất khí cũng có sự giãn nở khi nhiệt độ tăng giảm. Lý thuyết nói về sự nở vì nhiệt của chất khí có phần tương tự hai chất còn lại. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn sẽ đề cập và giải thích đầy đủ. Các em nên ghi chép lại để phân biệt và học tập.
- Các chất khí đều nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.
Khi nhiệt độ tiếp xúc với chất khí tăng lên. Dẫn đến nhiệt độ của chất khí cũng tăng lên. Lúc này chất khí sẽ có sự giãn ra. Hay nói cách khác, thể tích của chất khí giãn ra khi nhiệt độ tăng lên. Trái lại, khi nhiệt độ của chất khi đang cao, dần dần hạ xuống. Phần thể tích của chất khí lúc này cũng giảm đi. Tùy theo nhiệt độ giảm đi là bao nhiêu, chất khí có sự biến đổi khác biệt.
Sự nở vì nhiệt của không khí
Riêng đối với thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất khí, các em có thể dễ dàng thực hiện tại lớp. Các em có thể tham khảo chuẩn bị thí nghiệm theo sách giáo khoa để thực hiện. Các thầy cô sẽ chỉ dẫn cho các e và chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm để thấy kết quả rõ nhất.
Ứng dụng thực tế
Ngoài ra, trong thực tế, các em cũng có thể thấy được kết quả của hiện tượng. Khi các em đun nước sôi và nước chuyển thành thể khí. Đôi khi phần nắp của xoong, hay nồi đun có thể bị khí đẩy lên. Đây chính là sự nở vì nhiệt của chất khí khi nhiệt độ tăng lên cao. Với hiện tượng thực tế này, các em có thể dễ dàng nhìn thấy. Sự nở vì nhiệt của khí vẫn là sự nở khối. Các em không cần quan tâm quá nhiều mà chỉ cần áp dụng đúng lý thuyết.
Chất khí trong bình nóng lên thì đại lượng nào sau đây của nó thay đổi?
Câu 20397 Thông hiểu
Chất khí trong bình nóng lên thì đại lượng nào sau đây của nó thay đổi?
Đáp án đúng: c
Phương pháp giải
+ Vận dụng sự nở vì nhiệt của chất khí: Chất khí nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi
+ Vận dụng biểu thức: \[D = \dfrac{m}{V}\]
Sự nở vì nhiệt của chất khí --- Xem chi tiết
...Trả lời
Gói không khí
Bây giờ, hãy xem xét một kịch bản tương tự, thay vì một hồ bơi, chúng ta có một căn phòng đầy không khí ở nhiệt độ đồng nhất $ T_ \ infty $ và bong bóng bây giờ là một lô không khí đã được làm nóng đến nhiệt độ hơi cao $ T_ \ infty + \ Delta T $. Tôi sẽ sử dụng các chỉ số dưới $ c $ cho không khí trong phòng mát và $ h $ cho không khí trong gói hàng nóng.
Nếu chúng tôi thực hiện một phân tích tương tự như bong bóng trong bể bơi, chúng tôi sẽ đi qua các chuyển động tương tự như suy ra ở trên và kết thúc bằng một biểu thức tương tự cho gia tốc ban đầu của gói hàng nóng:
\ begin {method} a_z = g \ left [\ frac {\ rho_c} { \ rho_h} - 1 \ right] \ end {method}
Tuy nhiên, trong trường hợp này, chúng ta có thể sử dụng phương trình \ ref {igas} để đơn giản hóa kết quả hơn nữa:
\ begin { align} a_z & = g \ left [\ frac {P / [R_ {air} T_ \ infty]} {P / \ left [R_ {air} \ left [T_ \ infty + \ Delta T \ right] \ right] } - 1 \ right] \\ a_z & = g \ left [\ frac {T_ \ infty + \ Delta T} {T_ \ infty} - 1 \ right] \\ a_z & = g \ left [\ frac {\ Delta T} {T_ \ infty} \ right] \\\ end {align}
Tôi không thể nghĩ ra câu khẳng định toán học nào tốt hơn cho câu ngạn ngữ Không khí nóng bốc lên hơn phương trình trên. Dù $ \ Delta T > 0 $, $ a_z $ cũng sẽ ở đâu. Ngược lại, một bưu kiện lạnh hơn sẽ rơi xuống: $ \ Delta T < 0 \ rightarrow a_z < 0 $.
Dọn dẹp
Bạn có thể thắc mắc:
Tại sao bong bóng trong hồ bơi rất đơn giản, trong khi khối khí bốc lên lại không rõ ràng ngay lập tức?
Bạn cần lưu ý đến ba lý do:
- Bong bóng được xác định rõ. Nó có một ranh giới hình cầu rõ ràng được duy trì ít nhiều trong quá trình 'đi lên của nó. Mặt khác, bưu kiện của chúng tôi không được nhìn thấy và ngay cả khi ban đầu nó có hình cầu, nó có thể giãn ra và biến dạng tùy theo bất kỳ luồng không khí cục bộ nào.
- Tỷ lệ $ \ rho_w / \ rho_a $ là thường lớn hơn nhiều $ \ rho_c / \ rho_w $, làm cho chuyển động của bong bóng rõ rệt hơn nhiều so với chuyển động của gói khí nóng.
- Gói không khí có thể truyền nhiệt. Hãy tưởng tượng chúng ta gói gói hàng không nhỏ của mình trong một quả bóng bay nhỏ. Ngay cả khi hình dạng của nó được giữ nguyên, khối không khí sẽ truyền nhiệt cho không khí xung quanh khi nó tăng lên, nhiệt độ sẽ giảm xuống để $ a_z \ rightarrow 0 $ và lực nhớt sẽ làm nó dừng lại. ol>
Cũng xin lưu ý: độ lớn của gia tốc không phụ thuộc vào áp suất. Cho dù chúng ta đang ở trong buồng áp suất ở $ 10 \: \ mathrm {atm} $ hay trên đỉnh everest ở $ 0,333 \: \ mathrm {atm} $ nó sẽ luôn phân chia.
Cuối cùng, tôi sẽ chỉ ra rằng, mặc dù định luật khí lý tưởng cho chúng ta một biểu thức rất thanh lịch cho gia tốc, tất cả các chất lỏng khác [tôi có thể nghĩ là of] có phương trình trạng thái với mối tương quan âm giữa $ T $ và $ \ rho $, nghĩa là một khối chất lỏng có nhiệt độ tăng lên so với chất lỏng tĩnh lặng có cùng cấu tạo nhiệt động lực học sẽ luôn có lực nổi lớn hơn trọng lượng của nó. .
1 Đối với chất lỏng thủy tĩnh và nhiều dòng chảy, gradient áp suất $ \ nabla P $ gần như luôn luôn phù hợp với tỷ trọng g radient $ \ nabla \ rho $. Cụ thể là hướng của vectơ lực cơ thể $ \ mathbf {g} $ ngược với gradient mật độ.