Nhiệt lượng là gì? Công thức tính nhiệt lượng và bài tập có lời giải

Nhiệt lượng là một thuật ngữ được sử dụng phổ biến trong bộ môn vật lý. Hãy cùng theo dõi bài viết này để tìm hiểu Nhiệt lượng là gì? Công thức tính nhiệt lượng như thế nào? Hơn nữa, bạn có thể củng cố kiến thức bằng những bài tập có lời giải chi tiết nhé! Hãy cùng tham khảo với Mobitool nhé !

Nhiệt là gì?

Nhiệt là một dạng năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất. Các phân tử cấu tạo nên vật chất thường chuyển động hỗn loạn không ngừng và nhờ đó chúng có động năng.

Nhiệt năng của vật là tổng các động năng: 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 chung + động năng quay của phân tử quanh khối tâm.

Nhiệt năng có mối quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ. Theo đó, nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn do các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động nhanh.

Nhiệt có thể trao đổi qua các quá trình bức xạ, dẫn nhiệt, đối lưu.

Nhiệt lượng là gì ?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Đơn vị tính nhiệt lượng là Jun, ký hiệu là J.

Những yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt lượng một vật thu vào để làm nó nóng lên bao gồm:

• Khối lượng vật: Nếu như vật có khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng thu vào vật càng nhiều.
• Độ tăng nhiệt của vật: Nhiệt độ càng cao thì nhiệt lượng nhận được càng lớn.
• Ngoài những yếu tố trên nhiệt lượng của một chất còn phụ thuộc vào cấu tạo của vật.

Nhiệt dung riêng là gì?

Nhiệt dung riêng của 1 chất có thể cho biết nhiệt lượng cần thiết để có thể làm cho 1kg chất đó tăng thêm 1 độ C. Trong hệ thống đơn vị đo lường quốc tế của vật lý, đơn vị dùng để đo nhiệt dung riêng là Joule trên kilôgam trên Kelvin (J·kg−1·K−1 hay J/(kg·K), hoặc Joule trên mol trên Kelvin.

Nhiệt dung riêng thường được sử dụng trong các phép tính nhiệt lượng trong quá trình tham gia công cho vật liệu xây dựng & phục vụ cho việc lựa chọn các vật liệu trong các chạm nhiệt.

Đối với nhiệt lượng: Nhiệt lượng vật cần thu để phục vụ cho quá trình nóng lên phụ thuộc hoàn toàn vào khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật & cả nhiệt dung riêng của chất liệu làm ra vật.

• Với khối lượng của vật: Khối lượng vật càng lớn, nhiệt lượng vật thu vào cũng càng lớn (tỷ lệ thuận).
• Với độ tăng của vật: Độ tăng càng cao nhiệt lượng vật thu vào càng lớn (tỷ lệ thuận).

Ngoài ra, nhiệt lượng của một chất còn phụ thuộc vào thành phần cấu tạo nên vật.

Nguyên lý truyền nhiệt

Sự truyền nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt lượng giữa hai môi trường với nhiệt độ khác nhau qua vách ngăn cách và cũng có thể là sự truyền nhiệt từ vật này sang vật khác thông qua hình thức truyền nhiệt.

Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau sẽ dựa theo nguyên lý:

• Nhiệt sẽ được truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
• Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật được cân bằng.
•  Nhiệt lượng do vật này tỏa ra sẽ bằng với nhiệt lượng vật kia thu vào.

Công thức tính nhiệt lượng là gì ?

Viết công thức tính nhiệt lượng

Trong đó:

• Q: Nhiệt lượng vật thu vào (J)
• m: khối lượng của vật (kg)
• C: Nhiệt dung riêng (J/kg.K)
• Δt: Độ tăng nhiệt độ (°C)

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra ở trên điện trở

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra ở trên điện trở

Trong đó:

• Q: nhiệt lượng tỏa ra (J)
• R: điện trở (Ω)
• I: cường độ dòng điện
• t: thời gian nhiệt lượng tỏa ra

Công thức nhiệt lượng tỏa ra khi ta đốt cháy nhiên liệu

Công thức:

Công thức nhiệt lượng tỏa ra khi ta đốt cháy nhiên liệu

Trong đó:

• Q: nhiệt lượng tỏa ra (J)
• q: năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg)
• m: khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg)

Phương trình cân bằng nhiệt & Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra

Công thức:

Phương trình cân bằng nhiệt

Trong đó:

• Qthu: tổng nhiệt lượng của các vật thu vào
• Qtỏa: tổng nhiệt lượng của các vật tỏa ra

Phương pháp giải bài toán tính nhiệt lượng

Cách đổi đơn vị nhiệt độ từ °C sang °K

• Độ lớn của 1 độ trong thang nhiệt độ Kelvin bằng độ lớn của 1 độ trong thang nhiệt độ Celsius.

Đổi đơn vị nhiệt độ từ °C sang °K

Đổi đơn vị nhiệt độ từ °C sang °K

Trong đó:

• T là nhiệt độ tính theo °K
• t là nhiệt độ tính theo °C

Tính nhiệt lượng tỏa ra của một vật

• Khi tăng nhiệt độ từ t1 đến t2, một vật thu vào bao nhiêu nhiệt lượng thì ngược lại, khi nó hạ nhiệt độ từ t2 xuống t1 nó cũng sẽ tỏa bấy nhiêu nhiệt lượng.

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra của một vật

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra của một vật

Trong đó:

• Q là nhiệt lượng tỏa ra của vật (J)
• m là khối lượng của vật (kg)
• c là nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K)
• Δt = t1 – t2 là độ giảm nhiệt độ của vật (°C hoặc °K)

Lưu ý: Nhiệt độ t2 luôn nhỏ hơn t1.

Đặc điểm nổi bật của nhiệt lượng

Nhiệt lượng vật cần thu để phục vụ cho quá trình làm nóng lên phụ thuộc hoàn toàn vào khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật cũng như nhiệt dung riêng của chất liệu làm ra vật.

• Nhiệt lượng riêng cao nghĩa là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bơm.
• Nhiệt lượng riêng thấp nghĩa là nhiệt lượng riêng cao loại trừ nhiệt bốc hơi của nước được giải phóng và tạo thành trong cả quá trình đốt cháy mẫu nhiên liệu.
• Nhiệt dung của nhiệt lượng kế và lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng nhiệt lượng kế lên 1°C ở điều kiện tiêu chuẩn (còn gọi là giá trị nước của nhiệt lượng kế).

Công thức mức cường độ âm đầy đủ hãy cùng tham khảo để làm tốt chương âm thanh nhé !

Một số bài tập về tính nhiệt lượng có đáp án

Bài tập trắc nghiệm

Bài 1: Nhiệt lượng mà vật nhận được hay tỏa ra phụ thuộc vào:

A. Khối lượng

B. Độ tăng nhiệt độ của vật

C. Nhiệt dung riêng của chất làm nên vật

D. Cả 3 phương án trên

Đáp án: D. Nhiệt lượng của vật phụ thuộc vào: khối lượng, độ tăng nhiệt độ của vật, nhiệt dung riêng của chất làm nên vật.

Bài 2: Gọi t là nhiệt độ lúc sau, t0 là nhiệt độ lúc đầu của vật. Công thức nào là công thức tính nhiệt lượng mà vật thu vào?

A. Q = m.(t – t0)

B. Q = m.c.(t0 – t)

C. Q = m.c.(t – t0)

D. Q = m.c

Đáp án: C. Công thức tính nhiệt lượng thu vào: Q = m.c.Δt = m.c.(t2 – t1) = m.c.(t – t0).

Bài tập trắc nghiệm về tính nhiệt lượng

Bài 3: Để đun sôi 15 lít nước cần cung cấp một nhiệt lượng là bao nhiêu? Biết nhiệt độ ban đầu của nước là 20°C và nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

A. 5040 kJ

B. 5040 J

C. 50,40 kJ

D. 5,040 J

Đáp án: A.

Ta có: 15 lít nước = 15kg nước

Nhiệt độ sôi của nước là t2 = 100°C = 100 + 273 = 373K

Nhiệt độ ban đầu của nước là t1 = 20°C = 20 + 273 = 293K

Nhiệt lượng: Q = m.c.Δt = mc(t2 – t1) = 15.4200 (373 – 293) = 5040000 J = 5040 kJ

Bài tập tự luận

Bài 1: Một ấm nhôm có khối lượng 300g chứa 0,5 lít nước đang ở nhiệt độ 25°C. Biết nhiệt dung riêng của nhôm, nước lần lượt là c1 = 880 J/kg.K, c2 = 4200 J/kg.K. Nhiệt lượng tối thiểu để đun sôi nước trong ấm là:

Bài giải:

Quy đổi:

m1 = 300 g = 0,3 kg

m2 = 0,5 lít = 0,5 kg

t1 = 25°C = 25 + 273 = 298K

t2 = 100°C = 100 + 273 = 373K

Nhiệt lượng cần thiết để ấm nhôm nóng lên:

Q1 = m1.c1.Δt = m1.c1.(t2 – t1) = 0,3.880.(373 – 298) = 19800 J

Nhiệt lượng cần thiết để nước nóng lên:

Q2 = m2.c2.Δt = m2.c2.(t2 – t1) = 0,5.4200.(373 – 298) = 157500 J

Nhiệt lượng tối thiểu để đun sôi nước trong ấm là:

Q = Q1 + Q2 = 19800 + 157500 = 177300 J = 177,3 kJ

Bài 2: Đầu thép của một búa máy có khối lượng 15 kg nóng lên thêm 20°C sau 2 phút hoạt động. Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của búa máy chuyển thành nhiệt năng của đầu búa. Tính công và công suất của búa. Nhiệt dung riêng của thép là 460 J/kg.K.

Bài giải:

Bài giải 2

Bài 3: Trộn ba loại chất lỏng không tác dụng hóa học lẫn nhau. Được biết khối lượng lần lượt là m1 = 1kg, m2 = 10kg và m3 = 5kg, nhiệt độ và nhiệt dung riêng lần lượt cho t1 = 6 oc, c1 = 2 kJ/kg.độ, t2 = -40°C, c2 = 4 kJ/kg.độ, t3 = 60 oC, c3 = 2 kJ/kg.độ. Hãy:

a) Tính nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp.

b) Tìm nhiệt lượng cần để làm nóng hỗn hợp đến 6°C.

Lời giải:

a) Phương trình cân bằng nhiệt:

Q1 + Q2 + Q3 = 0

Suy ra: t = -19 °C

b) Nhiệt lượng cần để làm nóng hỗn hợp đến 6°C là:

Q = (c1.m1 + c2.m2 + c3.m3).(t-t’) = 1300 kJ

Bài tập tự luận về tính nhiệt lượng

Video hướng dẫn công thức tính nhiệt lượng đơn giản nhất