Cho hai sợi dây đồng và sắt có độ dài bằng nhau và bằng 4m ở nhiệt độ là 10oC.Hỏi ở nhiệt độ nào thì độ dài của chúng lệch nhau 0,3 cm. Biết hệ số nở dài của đồng là 17,2.10-6K-1 và của sắt là 11,4.10-6K-1
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Đáp án: D
Nhiệt độ để chiều dài của chúng bằng nhau:
l0nh(1 + anht) = l0s(1 + ast) (ban đầu t0 = 0 oC → ∆t = t)
Đáp án: D
Nhiệt độ để chiều dài của chúng bằng nhau:
l0nh(1 + anht) = l0s(1 + ast)
(ban đầu t0 = 0 oC → ∆t = t)
Nhiệt độ để thể tích của chúng bằng nhau:
S0l0nh(1 + 3anht’) = S0l0s(1 + 3ast’)
Đáp án: A
Chiều dài của mỗi thanh ở t oC:
Thanh đồng: lđ = l0đ + l0đ .ađ .∆t = l0đ + l0đ .ađ .t (vì t0 = 0 oC)
Thanh sắt: ls = l0s + l0s.as.∆t = l0s + l0s.as.t
Hiệu chiều dài của chúng: lđ – ls = l0đ + l0đađt – l0s – l0sast.
Vì hiệu chiều dài như nhau ở mọi nhiệt độ nên: lđ – ls = l0đ – l0s
→ (l0đađ – l0sas).t = 0 → l0đađ – l0sas = l0đađ – (l0 – l0đ)as = 0
Ta có:
- Thanh đồng: α 1 = 18 . 10 - 6 K - 1
Chiều dài ở nhiệt độ 00C: l 01
Chiều dài ở nhiệt độ t0C: l 1 = l 01 1 + α 1 t
- Thanh sắt: α 2 = 12 . 10 - 6 K - 1
Chiều dài ở nhiệt độ 00C: l 02
Chiều dài ở nhiệt độ t0C: l 2 = l 02 1 + α 2 t
- Tổng chiều dài hai thanh ở 00C: l 01 + l 02 = 6 m (1)
- Hiệu chiều dài hai thanh ở nhiệt độ t0C:
l 1 - l 2 = l 01 1 + α 1 t - l 02 1 + α 2 t = l 01 - l 02 + l 01 α 1 t - l 02 α 2 t
Theo đầu bài, hiệu chiều dài của hai thanh kim loại luôn không đổi
⇒ l 1 - l 2 không phụ thuộc vào nhiệt độ t
l 01 α 1 t - l 02 α 2 t = 0 → l 01 α 1 = l 02 α 2 (2)
Từ (1) và (2), ta suy ra: l 01 + l 02 = 6 m 18 . 10 - 6 l 01 = 12 . 10 - 6 l 02 → l 01 = 2 , 4 m l 02 = 3 , 6 m
Đáp án: C
Tóm tắt: \(l_{01}=100mm;l_{02}=101mm\)
\(\alpha_1=2,4\cdot10^{-5}K^{-1};\alpha_2=1,2\cdot10^{-5}K^{-1}\)
Lời giải:
a)Chiều dài thanh nhôm ở \(t^oC\) là:
\(l_1=l_{01}\cdot\left[1+\alpha_1\left(t-t_0\right)\right]=100\cdot\left[1+2,4\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]\)
Chiều dài thanh sắt \(t^oC\) là:
\(l_2=l_{02}\cdot\left[1+\alpha_2\left(t-t_0\right)\right]=101\cdot\left[1+1,2\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]\)
Để hai thanh có chiều dài bằng nhau.\(\Rightarrow l_1=l_2\)
\(100\cdot\left[1+2,4\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]=101\cdot\left[1+1,2\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]\)
\(\Rightarrow t=861,75^oC\)
b)Hệ số nở khối: \(\beta=3\alpha\)
Thể tích thanh nhôm ở \(t^oC\) là:
\(V_1=V_{01}\cdot\left[1+\beta_1\left(t-t_0\right)\right]=100s\cdot\left[1+3\cdot2,4\cdot10^{-5}\left(t-20\right)\right]\)
Thể tích thanh sắt ở \(t^oC\) là:
\(V_2=V_{02}\cdot\left[1+\beta_2\left(t-t_0\right)\right]=101s\cdot\left[1+3\cdot1,2\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]\)
Để hai thanh có thể tích bằng nhau: \(V_1=V_2\)
\(\Rightarrow100s\cdot\left[1+3\cdot2,4\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]=101s\cdot\left[1+3\cdot1,2\cdot10^{-5}\cdot\left(t-20\right)\right]\)
\(\Rightarrow t=21,4^oC\)
Chiều dài của thanh đồng khi nhiệt độ tăng lên 400C
l1 = 40 . 0,000018 = 7,2.10-4m = 0,072cm
Chiều dài của thanh sắt khi nhiệt độ tăng lên 400C
l2 = 40 . 0,000012 = 4,8.10-4 m = 0,048cm
=> Thanh đồng dãn nở vì nhiệt nhiều hơn thanh sắt
Gọi \(t_2\) là nhiệt độ để hai sợi chênh lệch nhau 0,3cm.
Độ dài sợi đồng ở \(t_2\left(^oC\right)\) là:
\(l_1=l_{01}\cdot\left(1+\alpha_1\cdot\Delta t\right)=4\cdot\left(1+17,2\cdot10^{-6}\cdot\left(t_2-10\right)\right)\)
Độ dài sợi dây sắt ở \(t_2\left(^oC\right)\) là:
\(l_2=l_{02}\left(1+\alpha_2\cdot\Delta t\right)=4\cdot\left(1+11,4\cdot10^{-6}\cdot\left(t_2-10\right)\right)\)
Để chúng lệch nhau \(0,3cm=0,003m\).
\(\Rightarrow\Delta l=l_1-l_2\)
\(\Rightarrow\Delta l=4\cdot\left(1+17,2\cdot10^{-6}\cdot\left(t_2-10\right)\right)-4\cdot\left(1+11,4\cdot10^{-6}\cdot\left(t_2-10\right)\right)=0,003\)
\(\Rightarrow t_2=139,31^oC\)