Năng lượng là yếu tố không thể thiếu trong mọi hoạt động của con người, nó là thước đo quan trọng cho sự phát triển của xã hội. Năng lượng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như: điện năng [năng lượng của dòng chuyển động có hướng của các điện tử tự do], cơ năng [năng lượng của các chuyển động cơ học, với hai hình thức chủ yếu là động năng và thế năng], hóa năng [năng lượng từ các phản ứng hóa học], quang năng [năng lượng quang học], nhiệt năng [năng lượng chuyển động nhiệt của các phân tử], ... Trong các dạng năng lượng này thì điện năng có ưu điểm là rất dễ dàng vận chuyển đi xa hàng trăm, hàng nghìn km một cách nhanh chóng. Đến nơi tiêu thụ, điện năng lại được chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác như cơ năng [các động cơ điện gắn với bơm, quạt, …], quang năng [các loại đèn chiếu sáng], nhiệt năng [bàn là, nồi cơm điện, …]. Nhiệt năng [gọi tắt của năng lượng nhiệt] là dạng năng lượng được sử dụng nhiều nhất, trên 70% năng lượng được sử dụng trong thực tế ít nhất một lần ở dạng nhiệt [Nguồn: Cơ quan năng lượng quốc tế - IEA]. Với vai trò như vậy thì ngoài việc nghiên cứu thiết kế chế tạo, việc vận hành sử dụng các máy và thiết bị nhiệt sao cho kinh tế, hiệu quả cũng là điều hết sức có ý nghĩa. Bài viết này giới thiệu sơ lược một vài vấn đề liên quan đến việc sử dụng nhiệt năng trong đời sống sinh hoạt. Vai trò của nhiệt năng trong công nghiệp sẽ được đề cập đến trong bài viết khác.
Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày ở các hộ gia đình, nhiệt năng được sử dụng cho rất nhiều nhu cầu khác nhau như: để đun nấu thức ăn [bếp gas, bếp điện, lò nướng, nồi cơm điện, …]; để cấp nước nóng cho tắm giặt [bình đun nước bằng gas, bằng điện, bằng năng lượng mặt trời]; để sưởi ấm mùa đông [lò sưởi, bơm nhiệt – điều hòa nhiệt độ chạy chiều làm nóng]; để sấy khô tóc khi vừa tắm xong, sấy quần áo khi trời nồm ẩm [máy sấy, máy hút ẩm, tủ sấy]; để làm mát không khí về mùa hè [quạt hơi nước, máy lạnh – điều hòa nhiệt độ chạy chiều làm mát]; để làm lạnh, làm đông bảo quản thức ăn, thực phẩm [tủ lạnh, tủ đông]; v.v… Trong mỗi ứng dụng như thế luôn có các quá trình chuyển hóa năng lượng giữa điện – cơ – nhiệt. Có một chút hiểu biết nhất định về vấn đề này sẽ giúp cho việc sử dụng máy và thiết bị nhiệt hiệu quả hơn. Ví dụ nếu để gió tạt vào bếp gas thì nhiệt tỏa ra trong quá trình cháy sẽ bị tổn thất nhiều hơn, gây tốn gas; nếu để đáy xoong hoặc mâm điện của nồi cơm điện dính bẩn [dính một vài hạt cơm chẳng hạn] thì sự truyền nhiệt từ mâm tới xoong sẽ kém hơn, làm cơm lâu sôi, tốn điện nhưng lại làm mâm điện bị quá nhiệt, giảm tuổi thọ; nếu lắp đặt điều hòa nhiệt độ mà chọn vị trí dàn nóng không hợp lý hoặc để dàn quá bẩn, nhiệt tỏa ra từ dàn không thoát được, sẽ làm tăng nhiệt độ và áp suất ngưng tụ, làm cho máy tiêu tốn nhiều điện hơn mà khả năng làm lạnh lại giảm; nếu mở tủ lạnh quá lâu và quá nhiều lần thì làm cho tủ mất lạnh nhiều hơn, máy nén phải chạy nhiều hơn và tiêu tốn nhiều điện; nếu dùng nồi áp suất mà zoăng không kín thì thức ăn sẽ lâu nhừ, phải đun lâu, gây tốn điện hoặc gas [tùy vào nồi dùng điện hay gas], nếu van xả an toàn mà bị kẹt thì áp suất trong nồi sẽ tăng nhanh và gây ra nguy hiểm; …
Rất, rất nhiều ứng dụng nhiệt năng trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cần có sự hiểu biết để sử dụng thiết bị an toàn và hiệu quả. Trong từng trường hợp, nếu mỗi người sử dụng chỉ cần có một chút kiến thức nhất định về nhiệt năng thì sẽ giúp cho máy hoặc thiết bị của mình làm việc an toàn, hiệu quả hơn, và đối với toàn xã hội thì hiệu quả này sẽ vô cùng to lớn.
Nguyễn Quốc Uy – khoa CNNL.
Trong thực tế, có rất nhiều những ứng dụng, sự việc được giải thích bằng kiến thức vật lý. Đó chính là lý do vì sao môn học này được đưa vào kiến thức trung học cơ sở và phổ thông của các em. Hiểu được môn vật lý, các em hoàn toàn có thể giải thích và vận dụng trong cuộc sống. Một trong số những kiến thức các em được học sự nở vì nhiệt của các chất được áp dụng rất nhiều. Bài viết ngày hôm nay, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về một số ứng dụng của sự nở vì nhiệt trong cuộc sống thường ngày nhé!
Sự nở vì nhiệt của các chất – Ứng dụng của sự nở vì nhiệt
Trước khi đến với ứng dụng của sự nở vì nhiệt, chúng ta cần phải tìm hiểu tính chất. Các chất đều có sự nở vì nhiệt khác nhau. Trong bộ môn vật lý, chất lỏng, chất rắn, chất khí được nghiên cứu sự nở khác nhau. Khi nhiệt độ thay đổi, các chất cũng có sự thay đổi khác biệt. Nếu như các em đã tìm hiểu qua về chủ đề này, chắc chắn sẽ có hiểu biết chung. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn sẽ nhắc lại trong bài viết hôm nay. Điều này sẽ giúp các em có cái nhìn tổng quát hơn về sự nở vì nhiệt của các chất.
Sự nở vì nhiệt của chất rắn – Ứng dụng của sự nở vì nhiệt
Có rất nhiều vật dụng trong cuộc sống của chúng ta được hình thành, được làm từ chất rắn. Đã bao giờ, các em nghĩ về, sự biến đổi của các chất này theo nhiệt độ hay chưa? Mọi chất rắn đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Khi nhiệt độ xung quanh hoặc nhiệt độ của chất đó tăng lên. Thì vật cứng được cấu thành từ chất đó sẽ có sự nở ra vì nhiệt. Nói một cách đơn giản, khi nhiệt độ tăng lên, chất rắn sẽ nở ra vì nhiệt. Khi nhiệt độ giảm đi, chất rắn co lại vì nhiệt. Đây chính là lý thuyết về sự nở vì nhiệt của chất rắn.
Sự nở vì nhiệt của chất rắn có nhiều trong cuộc sống
Trong thực tế cuộc sống, người ta hay sử dụng kiến thức này để đưa vào ứng dụng của sự nở vì nhiệt. Các chất rắn có xu hướng nở ra về mặt chiều dài, hoặc khối khi nhiệt độ tăng. Các em có thể xem qua những thí nghiệm trên lớp để rõ hơn về điều này. Một chất rắn khi được tiếp xúc với nhiệt độ cao có thể trở lên dài hơn, hoặc to hơn tùy hình khối. Tuy nhiên, với chương trình vật lý lớp 6, các em không cần tìm hiểu quá kỹ về sự nở khối và sự nở dài.
Các chất rắn khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau. Một vật được cấu tạo từ nhiều chất rắn sẽ có tính chất nở vì nhiệt của các chất. Các nhà vật lý học đã thực nghiệm và tìm ra những con số chỉ sự nở vì nhiệt của các chất. Các em có thể tham khảo để làm bài tập tính toán chính xác hơn. Ứng dụng của sự nở vì nhiệt cũng cần dựa vào những con số này.
Sự nở vì nhiệt của chất lỏng
Gần giống với chất rắn, sự nở vì nhiệt của chất lỏng cũng được diễn ra khi nhiệt độ thay đổi. Nhiệt độ tăng lên, thể tích của chất lỏng cũng có thể nở ra. Khi nhiệt độ giảm đi, thể tích của chất lỏng cũng giảm. Nói một cách đơn giản, chất lỏng nở ra khi nhiệt độ tăng lên. Chất lỏng co lại khi nhiệt độ giảm đi. Tuy nhiên, vì chất lỏng luôn được đựng trong vật làm bằng chất rắn. Nên khi nhiệt độ thay đổi, cả hai đều chịu sự giãn nở vì nhiệt. Từ đó khiến cho chúng ta khó nhận ra hơn.
Nhiệt kế – ứng dụng sự nở vì nhiệt
Ứng dụng của sự nở vì nhiệt của chất lỏng cũng được tính toán kỹ hơn. Chúng ta không thể nhận ra bằng mắt thường mà cần đến các thí nghiệm. Đây cũng chính là lý do, chúng ta ít nhất ra điều này trong cuộc sống hằng ngày. Các em cũng khó có thể làm thí nghiệm trên lớp để nhận ra điều này. Chính vì vậy, các em chỉ cần ghi nhớ kết quả để sử dụng. Vật lý 6 chưa yêu cầu các em hiểu sâu về sự nở vì nhiệt của chất lỏng. Tuy nhiên, chất lỏng khi nhiệt độ tăng cao nở ra vì nhiệt là sự nở khối.
Thể tích của chất lỏng tăng lên và giảm đi khi nhiệt độ thay đổi. Các chất lỏng khác nhau có sự nở vì nhiệt khác nhau. Đây chính là tính chất của các chất lỏng. Các nhà vật lý học cũng đã tìm ra những con số cho sự nở vì nhiệt của từng chất lỏng. Ứng dụng của sự nở vì nhiệt trong cuộc sống hàng ngày đều cần đến những con số này. Ngoài ra, nước là một chất lỏng đặc biệt. Trạng thái của nước có thể thay đổi theo từng khoảng nhiệt độ khác nhau. Các em nên nhớ về trạng thái và sự nở vì nhiệt của nước.
>>Xem ngay: Nam châm làm hộp cứng – chất lượng giá tốt tại Vua Nam Châm
Sự nở vì nhiệt của chất khí
Chất khí được cho là chất có sự nở vì nhiệt mạnh mẽ nhất. Các thí nghiệm về sự nở vì nhiệt của chất khí cũng có thể dễ dàng tiến hành. Các em có thể thực hiện trên lớp cùng các thầy cô giáo để thấy rõ điều này. Chất khí nở ra khi nhiệt độ tăng lên. Khi nhiệt độ giảm đi, chất khí co lại. Đây là lý thuyết chung về sự nở vì nhiệt của chất khí. Tuy nhiên, các chất khí khác nhau đều có sự nở vì nhiệt giống nhau. Ứng dụng của sự nở vì nhiệt của chất khí cũng được áp dụng nhiều trong cuộc sống hàng ngày.
Ứng dụng sử nở vì nhiệt của chất khí
Ứng dụng của sự nở vì nhiệt của các chất
Trong thực tế, sự nở vì nhiệt của các chất có thể kết hợp lại với nhau. Hoặc được sử dụng riêng biệt. Tuy nhiên, các tính chất này đều được vận dụng và đem lại kết quả tốt.
Chất rắn
Đối với chất rắn, ứng dụng của sự nở vì nhiệt của chất rắn được sử dụng nhiều trong kỹ thuật. Nhiệt kế cũng là một trong những ứng dụng được dùng nhiều nhất hiện nay. Thủy ngân là một kim loại nhưng tồn tại ở thể lỏng trong nhiệt độ thường. Khi chúng ta sử dụng nhiệt kế thủy ngân, nhiệt độ tăng lên thủy ngân có sự thay đổi. Chúng ta có thể dễ dàng đo được nhiệt độ cơ thể, nhiệt độ phòng dựa vào ứng dụng này.
Đưởng ray tàu sắt – ứng dụng sử nở vì nhiệt của chất rắn
Không chỉ vậy, ứng dụng của sự nở vì nhiệt của chất rắn còn được thể hiện ở đường ray đường sắt. Khe hở ở đường ray xe lửa không phải tự nhiên được thiết kế ra như vậy. Đó chính là tránh trường hợp khi nhiệt độ tăng cao, đường ray xe lửa làm bằng sắt giãn nở ra. Khe hở này chính là khoảng trống để bù đắp sự giãn nở, đảm bảo an toàn cho đường ray. Đây chính là những ví dụ về ứng dụng dễ thấy nhất. Các em nên ghi nhớ những ví dụ thực tế này.
Chất lỏng
Sự nở vì nhiệt của chất lỏng không được sử dụng nhiều. Tuy nhiên chúng ta vẫn có thể thấy qua những hiện tượng thông thường. Những chai nước ngọt hoặc chai bia thường không được đóng đầy. Bởi khi nhiệt độ tăng cao, chất lỏng sẽ giãn nở. Nếu đóng đầy chai có thể khiến cho chai bị trào hoặc nổ. Đây chính là một ví dụ thực tế mà chúng ta có thể dễ dàng nhận ra.
Ngoài ra khi chúng ta đun nước, khi ở nhiệt độ cao, nước sôi và có thể trào ra. Đây cũng chính là một hiện tượng khá phổ biến nói về sự giãn nở vì nhiệt của chất lỏng.
Chất khí
Ứng dụng của sự nở vì nhiệt của chất khí được thể hiện qua khinh khí cầu. Những chiếc khinh khí cầu có thể bay lên nhờ không khí khi được đốt nóng giãn nở ra. Khiến cho khinh khí cầu nhẹ hơn và có thể bay lên cao. Các nhà khoa học có thể sử dụng khinh khí cầu trong việc quan sát thiên văn. Ngoài ra việc nghiên cứu khí tượng cũng dùng đến ứng dụng này rất nhiều.
Sự nở vì nhiệt của không khí
Có thể nói, những kiến thức về ứng dụng của sự nở vì nhiệt đã được chúng tôi giải đáp trên đây. Hy vọng những kiến thức được tổng hợp này có thể giúp các em dễ dàng học tập hơn. Cảm ơn các em đã đón đọc bài viết. Những bài viết mới sẽ được cập nhật trên trang chủ, các em đón xem nhé!
Giải pháp toàn diện giúp con đạt điểm 9-10 dễ dàng cùng Toppy
Với mục tiêu lấy học sinh làm trung tâm, Toppy chú trọng việc xây dựng cho học sinh một lộ trình học tập cá nhân, giúp học sinh nắm vững căn bản và tiếp cận kiến thức nâng cao nhờ hệ thống nhắc học, thư viện bài tập và đề thi chuẩn khung năng lực từ 9 lên 10.
Kho học liệu khổng lồ
Kho video bài giảng, nội dung minh hoạ sinh động, dễ hiểu, gắn kết học sinh vào hoạt động tự học. Thư viên bài tập, đề thi phong phú, bài tập tự luyện phân cấp nhiều trình độ.Tự luyện – tự chữa bài giúp tăng hiệu quả và rút ngắn thời gian học. Kết hợp phòng thi ảo [Mock Test] có giám thị thật để chuẩn bị sẵn sàng và tháo gỡ nỗi lo về bài thi IELTS.
Học online cùng Toppy
Nền tảng học tập thông minh, không giới hạn, cam kết hiệu quả
Chỉ cần điện thoại hoặc máy tính/laptop là bạn có thể học bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu. 100% học viên trải nghiệm tự học cùng TOPPY đều đạt kết quả như mong muốn. Các kỹ năng cần tập trung đều được cải thiện đạt hiệu quả cao. Học lại miễn phí tới khi đạt!
Tự động thiết lập lộ trình học tập tối ưu nhất
Lộ trình học tập cá nhân hóa cho mỗi học viên dựa trên bài kiểm tra đầu vào, hành vi học tập, kết quả luyện tập [tốc độ, điểm số] trên từng đơn vị kiến thức; từ đó tập trung vào các kỹ năng còn yếu và những phần kiến thức học viên chưa nắm vững.
Trợ lý ảo và Cố vấn học tập Online đồng hành hỗ trợ xuyên suốt quá trình học tập
Kết hợp với ứng dụng AI nhắc học, đánh giá học tập thông minh, chi tiết và đội ngũ hỗ trợ thắc mắc 24/7, giúp kèm cặp và động viên học sinh trong suốt quá trình học, tạo sự yên tâm giao phó cho phụ huynh.