Tại sao quả bóng bàn đang bị bẹp khi nhúng vào nước nóng lại có thể phồng lên?

Lý thuyết vật lí nào có thể giải thích tại sao quả bóng bàn đang bị bẹp khi nhúng vào nước nóng lại có thể phồng lên? Cùng Mas.edu.vn đi tìm câu trả lời ngay nhé!

Tại sao quả bóng bàn đang bị bẹp khi nhúng vào nước nóng lại có thể phồng lên?

Quả bóng bàn đang bị bẹp khi nhúng vào nước nóng lại có thể phồng lên là vì: Khi ta nhúng quả bóng bàn bị bẹp vào nước nóng, vỏ quả bóng bàn và không khí trong quả bóng bàn sẽ nóng lên, nở ra. Do không khí nở vì nhiệt nhiều hơn vỏ quả bóng bàn nên nó gây ra lực lớn làm quả bóng bàn phồng lại như cũ.

Lý thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí

Các chất khí đều nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.

Để chứng minh cho lý thuyết trên, người ta đã đưa ra thí nghiệm sau:

• Bước 1: Cắm một ống thủy tinh nhỏ xuyên qua nút bình cầu.
• Bước 2: Cho một giọt nước màu vào trong ống thủy tinh.
• Bước 3: Lắp chặt nút cao su có ống thủy tinh chứa nước màu vào bình cầu.
• Bước 4: Chà xát hai lòng bàn tay vào nhau cho nóng lên, sau đó áp chặt vào bình cầu.

Hiện tượng: Giọt nước màu đi lên, chứng tỏ thể tích khí tăng, khí trong bình nở ra.Thôi không áp tay vào bình cầu, giọt nước màu đi xuống, chứng tỏ thể tích khí giảm, khí trong bình co lại.

Để giải thích các hiện tượng trong đời sống, ta dựa vào các tính chất giãn nở vì nhiệt của chất khí sau đây:

• Các chất khí đều nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.
• Các chất khí khác nhau nhưng giãn nở vì nhiệt lại giống nhau.
• Chất khí giãn nở vì nhiệt nhiều hơn chất lỏng, chất lỏng giãn nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.
• Chất khí có tính chất nén được và chiếm hết thể tích của bình chứa.

Tại sao không khí nóng lại nhẹ hơn không khí lạnh?

Không khí nóng nhẹ hơn không khí lạnh là vì trọng lượng riêng của không khí lạnh lớn hơn so với trọng lượng riêng của không khí nóng. Điều này được chứng minh qua công thức tính trọng lượng riêng của chất khí:

(Trong đó, m là khối lượng khí, V là thể tích của khí)

Khi không khí bị làm nóng sẽ nở ra, khối lượng không đổi nhưng thể tích tăng dẫn đến khối lượng riêng giảm. Còn không khí khi bị làm lạnh sẽ co lại, khối lượng  không đổi nhưng thể tích giảm dẫn đến khối lượng riêng tăng. Vì vậy, không khí nóng nhẹ hơn không khí lạnh.

Tại sao khi rót nước nóng ra khỏi phích rồi đậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra?

Khi rót nước nóng ra khỏi phích rồi đậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra là bởi vì nếu rót nước nóng ra khỏi phích, sẽ có một lượng không khí từ bên ngoài tràn vào trong phích. Khi gặp nhiệt độ cao, chúng nóng lên rồi nở ra và tạo thành một lực đẩy làm nút bật lên.

Điều này khá nguy hiểm và có thể gây nên thương tổn nếu chúng ta không cẩn thận. Để tránh hiện tượng này, sau khi rót nước nóng ra khỏi phích, ta nên chờ một lát để lượng không khí ở trong phích tràn ra ngoài rồi mới đậy nút lại.

Lý thuyết sự nở vì nhiệt của chất lỏng

Các chất lỏng đều nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.

Chúng ta có ví dụ chứng minh: Khi nhúng bình cầu đựng nước màu vào chậu nước nóng → mực nước trong ống dâng lên. Khi nhúng bình cầu đựng nước màu vào chậu nước lạnh → mực nước giảm xuống.

Để giải thích các hiện tượng trong đời sống, ta dựa vào các tính chất giãn nở vì nhiệt của chất lỏng sau đây:

• Các chất lỏng đều nở ra khi nóng lên và co lại khi lạnh đi.
• Các chất lỏng khác nhau thì giãn nở vì nhiệt cũng khác nhau.
• Chất lỏng giãn nở vì nhiệt nhiều hơn chất rắn.

Lưu ý: Khi giãn nở thể tích của chất lỏng tăng nhưng khối lượng của nó vẫn không thay đổi (trừ trường hợp đặc biệt là nước, khi tăng nhiệt độ tăng từ 0°C đến 4°C thể tích của nước bị giảm đi chứ không tăng lên).

Tại sao người ta không đóng nút chai nước ngọt thật đầy?

Người ta không đóng nút chai nước ngọt thật đầy vì để tránh trường hợp bị bung nút chai trong quá trình vận chuyển. Nhiều người thường nói đùa rằng, nhà sản xuất đã ăn gian giảm bớt lượng nước ngọt nên không đóng đầy chai. Nhưng thực tế, vì nhiệt độ nơi sản xuất thường thấp hơn nhiệt độ nơi bảo quản nước ngọt.

Trong quá trình di chuyển, nước ngọt trong chai nóng lên, nở ra làm cho thể tích tăng lên. Khi bị nắp chai cản trở sẽ gây ra một lực rất lớn làm bật nắp chai. Cho nên, người ta không bao giờ đóng chai nước ngọt thật đầy.

Ngoài ra, còn một điểm thú vị trong đóng chai nước ngọt là người ta dùng nắp nhựa xoắn đối với chai nhựa và dùng nắp kim loại đối với chai thủy tinh. Những kỹ thuật này đều phục vụ mục đích an toàn, giảm đổ vỡ khi vận chuyển các chai nước.

Tại sao quả bóng bàn đang bị bẹp khi nhúng vào nước nóng lại có thể phồng lên? Một loạt những câu hỏi đã được giải đáp thông qua lý thuyết sự nở vì nhiệt của chất khí và chất lỏng. Nếu còn câu hỏi nào thắc mắc, đừng quên đặt vấn đề, Mas.edu.vn sẽ giải quyết giúp bạn!