Khi trời nóng thanh ray sẽ nở vì nhiệt như thế nào

1. Sự nở vì nhiệt của các chất

Sự co dãn vì nhiệt khi bị ngăn cản có thể gây ra những lực rất lớn.

Ví dụ 1:

– Dùng bông tẩm cồn đốt nóng thanh thép đã được lắp trên giá và chặn chốt ngang. Sau khi thanh thép đốt nóng, thép nở ra bẽ gãy chốt ngang.

– Thanh thép nở dài ra khi nóng lên.

– Hiện tượng xảy ra chứng tỏ khi dãn nở vì nhiệt, nếu bị ngăn cản thanh thép có thể sinh ra một lực rất lớn.

Ví dụ 2:

Lắp chốt ngang sang bên phải gờ chặn, dùng khăn lạnh làm nguội thanh thép.

⇒ Chốt ngang cũng bị bẻ gãy

2. Một số ứng dụng về sự nở vì nhiệt của các chất

Sự nở vì nhiệt của chất rắn, lỏng và khí có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật. Ứng dụng để chế tạo băng kép (khi bị đốt nóng hay làm lạnh đều bị cong lại), đó là thiết bị tự động đóng ngắt mạch điện khi nhiệt độ thay đổi.

Trong kĩ thuật chế tạo và lắp đặt máy móc hoặc xây dựng công trình, người ta phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt sao cho các vật rắn không bị cong hoặc nứt, gãy khi nhiệt độ thay đổi. Ví dụ : Đoạn nối các thanh ray xe lửa phải có khe hở, trên các công trình cầu, các ống kim loại dẫn hơi nước phải có đoạn uốn cong …

– Dựa vào tính dãn nở vì nhiệt của các chất, khi có vật cản sẽ tạo ra một lực rất lớn và đặc điểm của chúng để giải thích về cấu tạo các dụng cụ phục vụ trong đời sống và trong kĩ thuật, hay các hiện tượng trong thực tế.

– Dựa vào tính dãn nở khác nhau của các chất rắn khác nhau để giải thích sự hoạt động của băng kép khi thay đổi nhiệt độ.

– Dựa vào tính dãn nở khác nhau của các chất lỏng khác nhau để giải thích nên sử dụng chất lỏng nào ở trong nhiệt kế.

A. Vì không thể hàn hai thanh ray lại được.

B. Vì để vậy sẽ lắp các thanh ray dễ dàng hơn.

C. Vì khi nhiệt độ tăng thanh ray sẽ dài ra có chỗ giãn nở.

D. Vì chiều dài thanh ray không đủ.

A. Băng kép được cấu tạo từ hai thanh kim loại có bản chất khác nhau.

B. Băng kép được cấu tạo từ một thanh thép và một thanh đồng.

C. Băng kép được cấu tạo từ một thanh nhôm và một thanh đồng.

D. Băng kép được cấu tạo từ một thanh thép và một thanh nhôm.

A. làm cốt cho các trụ bê tông

B. làm giá đỡ

C. trong việc đóng ngắt mạch điện

D. làm các dây điện thoại

A. Cong về phía sắt

B. Cong về phía đồng

C. Không bị cong

D. Cả A, B và C đều sai

A. Các chất rắn nở ra khi nóng lên.

B. Các chất rắn co lại khi lạnh đi.

C. Các chất rắn khác nhau dãn nở vì nhiệt khác nhau.

D. Các chất rắn nở vì nhiệt ít.

A. Vì ngoài trời thời tiết rất nóng, phải chừa khoảng cách để có sự dãn nở giữa các viên gạch.

B. Vì lát như thế là rất lợi cho gạch.

C. Vì lát như thế mới hợp mỹ quan thành phố.

D. Cả A, B, C đều đúng

A. Không có mối quan hệ gì giữa độ bền của cốc và độ dày của thủy tinh làm cốc.

B. Cốc thủy tinh mỏng bền hơn cốc thủy tinh dày vì sự dãn nở vì nhiệt ở mặt trong và mặt ngoài của cốc xảy ra gần như cùng một lúc.

C. Hai cốc bền như nhau vì cùng có độ dãn nở vì nhiệt như nhau.

D. Cốc thủy tinh dày bền hơn cốc thủy tinh mỏng vì được làm từ nhiều thủy tinh hơn.

A. Cong về phía thanh đồng vì đồng co vì nhiệt ít hơn thanh thép.

B. Cong về phía thanh đồng vì đồng co vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.

C. Cong về phía thanh đồng vì đồng nở vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.

D. Cong về phía thanh thép vì đồng co vì nhiệt nhiều hơn thanh thép.

A. Cốc A dễ vỡ nhất

B. Cốc B dễ vỡ nhất

C. Cốc C dễ vỡ nhất

D. Không có cốc nào dễ vỡ cả

A. Ngâm cốc ở dưới vào nước nóng, đồng thời đổ nước lạnh vào cốc ở trên.

B. Ngâm cốc ở dưới vào nước lạnh, đồng thời đổ nước nóng vào cốc ở trên.

C. Ngâm cả hai cốc vào nước nóng.

D. Ngâm cả hai cốc vào nước lạnh.

Vật chất rắn giãn nở khi tăng nhiệt độ ( trừ invar - hợp kim giữa thép và niken) và co lại khi giảm nhiệt độ. Độ giãn nở của 1 chất rắn sẽ giống nhau. Một vật chất rắn có 3 chiều ( chiều dài, chiều rộng, chiều cao - 3 trục Ox, Oy, Oz) và cấu trúc mạng tinh thể, do đó số lượng nguyên tử ở các "chiều" sẽ khác nhau. Khi giãn nở thì tổng khoảng cách ở 3 chiều sẽ khác nhau, do đó ta nhìn bằng mắt thường sẽ có cảm giác chiều dài giãn nở nhiều còn chiều rộng không giãn nở. Độ giãn nở của vật chất rắn không bị tác động bởi lực tác dụng. Khi lực kéo tác động vào chất rắn, ta nhìn thấy vật "dài ra" theo chiều kéo, nhưng đó là vì "tổng khoảng cách giữa các nguyên tử không thay đổi do lực", nên khi kéo số lượng nguyên tử theo chiều kéo sẽ nhiều hơn nên sẽ "dài ra", còn phần chiều rộng, chiều cao sẽ mất dần nguyên tử nên sẽ "ngắn lại".Khi nhiệt độ giảm, các nguyên tử vẫn ở trạng thái mạng tinh thể, nên khoảng cách "ngắn lại" nhưng bằng nhau, vì thế có thể nói vật chất rắn sẽ trở lại khoảng cách ban đầu chưa khi tăng nhiệt độ. Nói cách khác là hình dạng ban đầu. Tuy nhiên trong thực tế, việc cung cấp nhiệt để tăng nhiệt độ 1 cách đồng thời và bằng nhau cho 1 vật là khó xảy ra, nên độ dài giãn nở ở các chiều khác nhau, những phần được cung cấp nhiệt trước (phần nóng) bị các nguyên tử chưa được cung cấp (phần lạnh) nén lại. Chất rắn dẫn nhiệt, nên sau một khoảng thời gian, các nguyên tử sẽ nhận được nhiệt, nhưng không bằng nhau vì "hao phí", nên sẽ bị tác dụng lực làm cho hình dạng thay đổi. Tương tự khi giảm nhiệt độ, cũng khó bằng nhau khi thoát nhiệt, nên ta sẽ thấy hình dạng khi giảm nhiệt không giống so với lúc đầu hoàn toàn. (Bổ sung: theo như mình biết, các nhà khoa học đã chế tạo 1 chất rắn có thể lưu lại hình dạng ban đầu, khi giãn nở rồi giảm nhiệt để co lại sẽ giữ nguyên hình dạng ban đầu.)Trả lời câu hỏi của bạn: đường ray sẽ không trở về hình dạng ban đầu vì là không có các điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng thấp và lực tác dụng không quá lớn so với mức chịu đựng của kim loại, ta sẽ "nhìn" thấy là đường ray trở về giống ban đầu. Nếu độ tăng nhiệt quá lớn và lực tác dụng quá lớn (có tàu chạy qua, không để khe hở giữa các đường ray, vặn siết ốc khi nhiệt độ cao...) thì khi giảm nhiệt độ ta sẽ "nhìn" rõ ràng không giống với lúc ban đầu. - (Chim Cánh Cụt)

Đường ray xe lửa được ghim chặt trên các thanh tà vẹt bằng các bu lông và bản mã, nó chỉ có thể giãn nở theo chiều dọc và rất khó cong lên do đã được tính toán hệ số giãn nở theo nhiệt độ của vùng/ nước sử dụng. Đương nhiên là sau khi co giãn nó sẽ trở lại trạng thái ban đầu khi không còn yếu tố nhiệt độ tác động vì sự biến dạng này nằm trong vùng biến dạng đàn hồi của vật liệu. Mong mọi người góp thêm ý kiến! - (tuanNAT)

thi no nong gian ra, lanh co lai, nghia la khi ban gap phu nu cu ban gian ra, khi o mot minh thi co lai. - (emhenho203)

chào bạn mình hiện tại là người đang làm trong ngành đường sắt . quy luật giãn nở của đường sắt rất đơn giản . mỗi đoạn ray thường có những khe hở nhất định . khi tàu đi qua những mối nối ray sẽ nghe tiếng kịch kịch đó là những chỗ nối ray gọi là điểm nối ray ray sẽ giãn nở ở những điểm nối ray đó - (Lien Son Hoang)

Dạ còn ở các nước tiên tiến như Úc, Mỹ ... thì ray làm đường xe lửa nối với nhau không có khoản hở nhé (tàu chạy sẽ không ồn vì tiếng thình thịnh) vậy nó có phải không giãn nở không ? - (liasphucdang)

Đường ray bằng thép cũng theo quy luật nóng nở ra, lạnh co lại tùy theo hệ số giãn nở nhiệt. Đường ray ở Việt Nam khổ 1m và khổ 1.435m, thường dùng là loại có chiều dài 6,8125m và 7,25m sẽ giãn nở theo nhiệt độ. Nhiệt độ ở nước ta thay đổi theo ngày - đêm - mùa dao động ở mức 10-20oC. Tuy độ giãn nở không lớn nhưng lực giãn nở rất lớn có hể bẻ cong thanh ray. Để giải quyết vấn đề này giữa hai thanh ray được kẹp bằng hai tấm thép gọi là lập lách bằng 4 lỗ không tròn nên giữa hai thanh ray có khoảng cách từ 5-12mm có thể trượt theo chiều dọc nên không chịu ảnh hưởng giãn nở nên không có chuyện bị cong vì giãn nở nhiệt. Trên thế giới có một số nước đường ray hàn liền và ở Việt Nam đường sắt Bắc Nam có hai đoạn thử nghiệm đường sắt hàn liền là khu gian Thanh Hóa-Yên Thái, Nông Sơn-Trà Kiệu. Công nghệ hàn liền bằng nhiệt nhôm và chống dãn nở cong vênh bằng loại thép có độ giãn nở thấp và cong vênh được tính toán và thiết kế để cong theo chiều thẳng đứng không ảnh hưởng đến an toàn chạy tàu. Ray hàn liền giúp tàu chạy nhanh và êm hơn, tuổi thọ đường ray và bánh tàu cao nhưng chi phí lắp đặt cao và nhất là khó khăn khi bảo dưỡng định kỳ đường ray. - (Anh Tuấn)

Cám ơn mọi người về câu trả lời nhé. Vậy là khi đã bị cong rồi thì thanh ray không thẳng trở lại vì tính chất đàn hồi.p/s: trong hình ảnh mà sách đưa ra đường ray bị cong rất nhiều vì ngta đang lấy ví dụ minh họa cho lực gây ra khi sự co giãn vì nhiệt là rất lớn. Vậy nên thanh ray trở lại thẳng là ko thể. Và mình chỉ muốn hỏi là vì sao lại thế thôi ạ. - (anh nguyen)

Lý thuyết "co dãn vì nhiệt" thì đúng, nhưng kiến thức "đường ray phải có kẽ hở" thì lạc hậu lắm rồi. Hiện nay thanh ray được chế tạo với công nghệ dự ứng và đều được hàn kín mối nối tạo thành đường ray giúp tàu chạy êm và an toàn hơn. Bạn sẽ không còn phải nghe tiếng "lịch kịch lịch kịch" khi tàu chạy. (Trả lời câu hỏi của bạn: Tất nhiên đường ray sẽ "thẳng" lại khi nhiệt độ trở về đúng điểm như khi nó được lắp đặt) - (Hùng Lê Đức)

ray sẽ không thẳng lại nếu không có tác động của đoàn tàu chạy qua nhé bạn bởi chính trọng lượng của đoàn tàu sẽ ghì ray xuống với số tấn trọng lượng . như vậy ray sẽ giản theo trọng lượng của đầu máy toa xe chạy qua nhờ đó ray sẽ trượt nhẹ nhàng về phía khe hở và thảng trở lại . còn không có tác dụng lực thì ray sẽ cong thêm - (Lien Son Hoang)

nếu đường ray bị biến dạng vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi thì nó vẫn trở lại bình thường, còn nếu nó vượt qua giới hạn đàn hồi đến giới hạn chảy thì chắc tầu chạy ra khỏi đường ray - (Thắng)

Chú này chắc ngày xưa ko đi học hả? Sách giáo khoa vật lý có giải thích hiện tượng này mà :) - (Bui Huu Nhat)

Các thanh ray của đường sắt ko có tính đàn hồi hoặc tính đàn hồi kém, nên nếu lỡ cong rồi thì ko tự thẳng lại được bạn ạ. - (Khoa Fa)

Đường ray co, giãn không đều nhau là do sắt thép trong quá trình luyện kim chất lượng không cao lẫn nhiều tạp chất, hợp kim dẫn đến chất lượng không đồng đều; mỗi loại kim loại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau nên tỉ suất co, giãn cũng khác nhau. - (Pulsar)

toi thay ben chau au duong day xe lua khong nhu vn, ho lien ket cac thanh day lai voi nhau chu khong de ho nhu vn, khi tau chay rat em khong bi keu nhu vn nam toi cung kg thay ho de khe dan no o cho nao - (bar.viktoria)

Đường ray xe lửa sẽ giãn nở phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, vẫn sử dụng công thức tính giãn nở vì nhiệt. Tuy nhiên nhiệt độ chuẩn phụ thuộc vào từng quốc gia và tại nhiệt độ chuẩn ứng nhiệt bằng 0 từ đó tính giãn nở phụ theo nhiệt và chiều dài. Vì chiều cao đường ray nhỏ nên thường chỉ tính giãn nở theo chiều dài và tuỳ thuộc vào rất nhiều yếu tố người ta sẽ thiết kế bao nhiêu mét bố trị một khe giãn nở và thường chiều dài mỗi khe giãn khoảng 5m và khi nở 2 thanh ray sẽ trượt theo chiều dọc và thường đặt thêm các thanh ray gia cố nhằm chống sự trật đường ray. - (Trần Trung Đào)

Có - (nguoi doc)

Khi lắp đường ray xe lửa người ta luôn chừa những khoản hở vừa đủ để co giãn do nhiệt, do đó đường ray không thể cong được. - (Hung)

Có một vài thuật ngữ mà bạn nên biết là: Tính đàn hồi, giới hạn đàn hồi, hiện tượng mỏi của kim loại. Tính đàn hồi là khả năng hồi phục lại hình dạng ban đầu khi loại bỏ các tác nhân gây biến dạng cho vật liệu. Giới hạn đàn hồi, hiểu nôm na đó là các giới hạn mà nếu các tác nhân tác động lên vật liệu vượt quá giới hạn đó thì vật liệu không thể đàn hồi trở lại hình dạng ban đầu. Sự mỏi của kim loại, đó là hiện tượng mà kim loại bị biến dạng không thể trở lại hình dạng ban đầu khi phải chịu tác dụng lâu dài của một tác nhân gây biến dạng nào đó mặc dù tác nhân đó vẫn nằm trong giới hạn đàn hồi. Tới đây chắc bạn đã có câu trả lời cho mình. - (Việt Hùng)

Ko thẳng lại được vì nó bị dão rồi - (Tuan)

Việc thanh ray bị cong là do khi giãn ra nó bị ép 2 đầu lại bởi các thanh khác chắn bên cạnh. Khi nhiệt độ trở lại bình thường thì thanh ray sẽ ko bị ép 2 đầu nữa, tuy nhiên có thẳng lại hay không thì lại còn phụ thuộc vào độ đàn hồi của vật liệu nữa. Nếu độ đàn hồi đủ lớn phù hợp thì nó sẽ thẳng lại, nếu không nó sẽ vẫn cong :) - (Thọ)

Nó sẽ không thể trở lại thẳng như cũ được bạn ạ - (trung)

Có các bạn nào biết tại sao xe lửa ở các nước tiên tiến không có tiếng lịch kịch khi chạy trên đường ray không ...??? Rất thắc mắc , hệ thống treo quá tốt hay cách âm ....? Có một lần xem tren kênh Discovery thì thấy người ta hàn 2 thanh ray lại với nhau , thế thì giản nở sẽ như thế nào ??? - (doanlyhaiho)

Đó là một ví dụ về sự giãn nở vì nhiệt rất gần gũi, nhưng theo tôi với kết cấu đường ray như mọi người vẫn thấy đường ray xe lửa tuy đã có để khe hở nhưng vẫn bị cong do sự giãn nở vì nhiệt. nhưng khi trời lạnh hoặc khi trở lại nhiệt độ bình thường thì đường ray không thể thẳng lại được. - (tinhsonla)

Ở Việt Nam, độ dãn nở của ray được tính theo công thức e = 0,0118xLx(65-t).Trong đó L là chiều dài ray tính bằng m, e tính bằng mm, t nhiệt độ của ray tại thời điểm tính, 65 là nhiệt độ max ngoài trời do ray hấp thụ.Với ray nặng P43(44,6kg/m) dài 12m ở nhiệt độ bình thường, phụ kiện tà vẹt thường, người ta để khe hở mối nối ray là 8mm. - (Trần Tuấn)

Không giống như cấu trúc hạt nhân nguyên tử. Tại sao cấu trúc của tất cả các hệ hành tinh trong hệ Mặt trời lại nằm trên một mặt phẳng? Cấu trúc đó tương tác bởi những lực liên kết nào khi hình thành? - (The gioi khoa hoc)

Chỗ nào giản mà không phục hồi,thì nơi đó phía dưới bị chôm hết gỗ@@ - (Vuinguyen)

Vật lí kết luận rằng:Chất rắn nở ra khi nóng, co lại khi lạnh.Vì vậy mà người ta đã làm đường ray có khe hở để phòng khi thời tiết có thay đổi thì đường ray ko bị, còn không sẽ gây ra tai nạn khi tàu chạy ngang - (phucwan05)

Tại sao lại có sóng thần - (Nguyễn Xuân Lộc)

Chat ran no ra khi nong len va co lai khi lanh di, vat ly lop 6 co day - (kyvan)

Học phổ thông rồi ai cũng biết lý thuết (co giản vì nhiệt của kim loại). Nhưng ở các nước phương tây người ta hàn kim loại khác vào khe hở của dường ray,vì thế tàu chạy êm mà khi nóng dường ray vẩn thẳng. Vì kim loại khác nhau thì dộ giản nở cũng khác nhau! - (tony hoàng)

không có chuyện đường ray cong khi gặp nhiệt từ ánh sáng mặt trời. đó là thời khoa học chưa phát triển nên họ nghĩ như thế nên họ làm đường ray luôn có khoảng hở. ngày nay khoa học phát triển họ tính toán rằng độ dãn do nhiệt chỉ làm đường ray có độ chùng chút ít không đáng kể, không làm cong đường ray được. do không có khe hở nên xe chạy sẽ rất êm và chạy được tốc độ cao hơn - (Hoangphuc Pham)