Nhiệt lượng là gì? Tất tần tật những điều cần biết về nhiệt lượng

Mọi thứ bạn cần biết về nhiệt

1. Nhiệt là gì?

Trong quá trình truyền nhiệt, nhiệt lượng được coi là nhiệt năng mà vật nhận được hoặc mất đi.

Ngoài ra, lượng nhiệt mà một vật hấp thụ để nóng lên thường phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

Khối lượng của vật: Trường hợp vật có khối lượng lớn hơn thì nhiệt lượng mà vật hấp thụ cũng lớn hơn.

Nhiệt độ tăng: Nhiệt độ càng lớn thì lượng nhiệt mà vật hấp thụ càng lớn.

Nhiệt dung riêng của vật liệu là vật.

Nhiệt lượng là lượng nhiệt năng mà vật nhận hoặc mất đi

2. Đơn vị nhiệt lượng

Đơn vị đo nhiệt lượng là Jun, ký hiệu J

Với 1kJ = 1000 J.

Không chỉ có joules và kilojoules, nhiệt lượng còn có đơn vị đo là calo và kcalo (kcal):

1 kcal = 1000 calo;

1 calo = 4,2 J.

3. Đặc tính của nhiệt

Tính chất đặc trưng của nhiệt

Lượng nhiệt mà một vật cần hấp thụ để tham gia vào quá trình gia nhiệt sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ cũng như nhiệt dung riêng của vật liệu làm ra vật đó.

Nhiệt dung riêng cao: Khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu trong máy bơm, nhiệt sẽ toả ra.

Nhiệt dung riêng thấp: Nhiệt dung riêng cao có khả năng loại bỏ nhiệt bay hơi của nước sẽ thoát ra và sinh ra trong quá trình đốt cháy mẫu nhiên liệu.

Ở điều kiện tiêu chuẩn, nhiệt dung của nhiệt lượng kế và lượng nhiệt cần thiết để làm nóng nhiệt lượng kế thêm 1oC.

4. Công thức tính nhiệt lượng

Để tính nhiệt lượng người ta thường áp dụng công thức sau:

Q = mc∆t

Trong đó:

Q: nhiệt lượng mà một vật tỏa ra hoặc hấp thụ, đơn vị là Joule (J).

m: khối lượng của vật, đơn vị tính bằng kg.

c: nhiệt dung riêng của chất, đơn vị tính bằng J/kg.K

Dựa vào nhiệt dung riêng của một chất, ta có thể biết lượng nhiệt cần thiết để làm 1kg chất đó tăng thêm 1 độ C.

Trong đó ∆t là độ thay đổi nhiệt độ, hay nói cách khác là độ thay đổi nhiệt độ (độ C hoặc K)

5. Cân bằng nhiệt

Cân bằng nhiệt là trạng thái cân bằng nhiệt độ sau khi trao đổi nhiệt. Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau, nhiệt sẽ truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp hơn, cho đến khi nhiệt độ hai vật bằng nhau thì dừng lại. Khi đó hai vật cân bằng nhiệt với nhau.

Trong quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt lượng do vật này tỏa ra sẽ bằng nhiệt lượng mà vật kia hấp thụ.

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q bức xạ = Q hấp thụ

Ngoài ra, khi đốt nhiên liệu, nhiệt lượng tỏa ra, ta có công thức sau:

Q = qm

Trong đó:

Q: Nhiệt lượng do một vật tỏa ra, đơn vị J.

q: Nhiệt dung của nhiên liệu, đơn vị là J/kg.

m: Khối lượng nhiên liệu cháy hết, đơn vị tính là kg.

6. Phân biệt nhiệt tổng và nhiệt hữu ích

Để bạn đọc có thể phân biệt được nhiệt lượng tổng cộng và nhiệt hữu ích, chúng ta cùng tham khảo khái niệm dưới đây:

Tổng nhiệt lượng (Q hấp thụ) là tổng nhiệt lượng của các vật được hấp thụ trong hệ. Trong quá trình chuẩn bị hoặc làm việc của hệ thống đó, tổng nhiệt bao gồm cả nhiệt hữu ích và nhiệt bức xạ. Ngoài ra, tổng Q thường được tính theo công thức: Q hấp thụ = Q hữu ích + Q phát ra.

Trong khi đó, nhiệt hữu ích (Q hữu ích) là nhiệt lượng được sử dụng một cách hữu ích để thực hiện công trong hệ thống. Đó là nhiệt thực sự hữu ích và hữu ích cho mục đích cụ thể của hệ thống đó.

Ví dụ, trong máy làm lạnh, nhiệt hữu ích là nhiệt sinh ra, dùng để làm mát không gian. Trong khi đó Q thoát ra chính là lượng nhiệt lãng phí và tỏa ra môi trường.

7. Bài tập liên quan đến nhiệt

Bài 1: Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 50Ω và dòng điện chạy qua bếp là I = 2A.

a) Tính nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 giây.

b) Mỗi ​​ngày gia đình sử dụng bếp điện 4 giờ, tính số tiền điện cần thanh toán trong 30 ngày. Biết giá điện là 1000đ/kWh

Hướng dẫn:

a) Trong 1 giây nhiệt lượng mà bếp tỏa ra là:

Q = I2.Rt = 22,50,1 = 200J

b) Lượng điện năng bếp điện tiêu thụ trong 30 ngày tính bằng kWh là:

A = Pt = 200,30,4 = 24000 Wh = 24 kW.h

Vậy số tiền điện gia đình phải đóng trong 30 ngày là:

T = 24.1000 = 24.000 đồng

Bài 2: Dùng bếp điện đun sôi 2L nước với nhiệt độ ban đầu là 25 độ C. Sẽ mất 25 phút để đun sôi nước. Biết bếp điện đang sử dụng có thông số: R = 80Ω; I = 2,5A.

Trong đó nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước có ích, tính hiệu suất của bếp. Biết nhiệt dung riêng của nước là C = 4200J/kg.K.

Hướng dẫn giải pháp:

Trong 1 giây nhiệt lượng mà bếp tỏa ra là:

Q = I2.Rt = 2,52,80,1 = 500J

Sau 25 phút, nhiệt lượng mà bếp tỏa ra là

Qtp = Q.25,60 = 500,25,60 = 750000

Vậy nhiệt lượng cần thiết để đun sôi 2 lít nước là:

Qi = mc∆t = mc(t2 – t1) = 4200.2.(100 – 25) = 630000

Hiệu suất của bếp là:

H = Qi/Qtp = 630000/750000 = 84%.

Bài 3: Ấm đun nước siêu tốc nhãn hiệu 220V – 1000W dùng điện áp 220V để đun sôi 2 lít nước ở nhiệt độ ban đầu là 20 độ C. Hiệu suất đun sôi của ấm là 90%, trong đó nhiệt được cung cấp. Nước sôi được coi là có ích và nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K. a) Tính nhiệt lượng cần thiết để đun sôi lượng nước trên. b) Tính nhiệt lượng mà ấm điện tỏa ra lúc đó. c) Cần bao nhiêu thời gian để đun sôi lượng nước trên?

Lượng nhiệt cần thiết để đun sôi nước

Giải: a) Để đun sôi 2L nước, lượng nhiệt cần thiết là: Qi = mc∆t = mc(t2 – t1) = 4200.2.(100-20) = 672000J b) Lượng nhiệt tỏa ra từ ấm điện thì nó là: Chúng ta có H = Qi/Qtp nên Qtp = Qi/H = 672000/ (90/100) = c) Để đun sôi lượng nước trên thì thời gian cần thiết là:

Ta có Qtp = A = Pt nên t = Qtp/P = 746700/1000 ≈ 747s

Trên đây là những thông tin quan trọng về sức nóng gì mà Đông Á muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng những kiến ​​thức này sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về nhiệt lượng cũng như nắm được đặc điểm, công thức tính của nó.

Xem thêm: Clo là gì? Những ứng dụng nổi bật của Clo trong đời sống hiện nay