Như chúng ta đã biết, nhiệt lượng là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực vật lí. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về nhiệt lượng, công thức tính nhiệt lượng và áp dụng trong các bài tập.
Nhiệt là gì?
Nhiệt là một dạng năng lượng được dự trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất. Các phân tử trong vật chất chuyển động hỗn loạn không ngừng, tạo ra động năng.
Nhiệt năng của vật là tổng các động năng bao gồm động năng chuyển động của khối tâm của phân tử, động năng trong dao động của các nguyên tử cấu tạo nên phân tử quanh khối tâm, và động năng quay của phân tử quanh khối tâm. Nhiệt năng có mối quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ, khi nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng càng lớn do các phân tử chuyển động nhanh. Nhiệt có thể trao đổi qua các quá trình bức xạ, dẫn nhiệt, đối lưu.
Nhiệt lượng là gì?
Nhiệt lượng được hiểu là phần nhiệt năng mà vật nhận được hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt lượng của một vật thu vào để làm nóng phụ thuộc vào ba yếu tố chính: khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ và chất cấu tạo nên vật.
Công thức tính nhiệt lượng
Công thức để tính nhiệt lượng là:
Q = m.c.∆tTrong đó:
- Q là nhiệt lượng mà vật thu vào hoặc toả ra, được đo bằng Joule (J).
- m là khối lượng của vật, được đo bằng kilogram (kg).
- c là nhiệt dung riêng của chất, được đo bằng J/kg.K.
- ∆t là độ thay đổi nhiệt độ, được đo bằng độ Celsius (°C) hoặc Kelvin (K).
∆t = t2 - t1Trong đó:
- ∆t > 0: vật toả nhiệt.
- ∆t < 0: vật thu nhiệt.
Ví dụ: Khi nói năng suất toả nhiệt của than đá là 5.10^6 J/kg, nghĩa là khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg than đá sẽ toả ra một lượng nhiệt là 5.10^6 J.
Một số bài tập về nhiệt lượng
Bài tập 1
Tính nhiệt lượng cần thiết để đun 4kg nước từ 15 độ C lên đến 100 độ C trong một cái thùng bằng sắt có khối lượng 2kg. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg và nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/kg.
Bài tập 2
Có một bình nhôm khối lượng 1,8kg chứa 3kg nước ở nhiệt độ 30 độ C. Sau đó, người ta thả vào bình một miếng sắt có khối lượng 0,3kg đã được nung nóng tới 400 độ C. Hãy xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu có sự cân bằng nhiệt. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/kg.K, của nước là 4,18.10^3 J/kg.K, và của sắt là 0,46.10^3 J/kg.K.
Bài tập 3
Dùng bếp than để đun sôi 3 lít nước có nhiệt độ ban đầu là 30 độ C đựng trong ấm nhôm có khối lượng 500g. Biết hiệu suất của bếp than là 35%, nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K, và năng suất toả nhiệt của than đá là 27.10^6 J/kg. Hãy tính khối lượng than đá cần dùng.
Bài tập 4
Để xác định nhiệt độ của một lò nung, người ta đưa vào lò một miếng sắt có khối lượng 22,4g. Khi miếng sắt trên có nhiệt độ bằng nhiệt độ của lò, người ta lấy ra và đồng thời ngay lập tức thả vào đó một nhiệt lượng kế có khối lượng 300g chứa 450g nước ở nhiệt độ 20 độ C thì nhiệt độ của nước trong nhiệt lượng kế tăng đến 23 độ C. Biết nhiệt dung riêng của sắt là 478 J/kg.K, của chất làm nhiệt lượng kế là 418 J/kg.K, và của nước là 4,18.10^3 J/kg.K. Hãy xác định nhiệt độ của lò.
Bài tập 5
Có một ô tô chạy được quãng đường 200km với lực kéo là 800 N và tiêu thụ hết 10 lít xăng. Biết năng suất toả nhiệt của xăng là 46.10^6 J/kg. Hãy tính hiệu suất của động cơ ô tô.
Bài tập 6
Có 100g chì được truyền nhiệt lượng 270J thì tăng nhiệt độ từ 20 độ C lên 30 độ C. Hãy tính nhiệt dung và nhiệt dung riêng của chì.
Qua bài viết này, chúng ta đã cùng tìm hiểu về nhiệt lượng, công thức tính và áp dụng trong các bài tập. Nếu còn thắc mắc, hãy liên hệ ngay với Trường Trung Cấp Việt Hàn (VKI) để được tư vấn.
