Nhiệt dung riêng so với nhiệt dung
Nhiệt dung và nhiệt dung riêng là hai khái niệm rất quan trọng trong lĩnh vực nhiệt động lực học. Những khái niệm này đóng một vai trò quan trọng trong hầu hết các ứng dụng trong nhiệt động lực học. Bài viết này sẽ trình bày sự khác biệt và giống nhau giữa hai khái niệm này.
Nhiệt dung là gì?
Nhiệt dung là một đặc tính vô cùng quan trọng của vật chất. Nhiệt dung là một tính chất nhiệt có thể đo được. Nó được định nghĩa là lượng nhiệt năng cần thiết để tăng nhiệt độ của một chất đến một nhiệt độ nhất định. Trong hệ đơn vị SI, nhiệt dung được định nghĩa là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của mẫu thêm 1 Kelvin. Đơn vị của nhiệt dung là Joules trên Kelvin. Nhiệt dung của mẫu phụ thuộc vào các chất trong mẫu, cấu trúc liên kết của chúng và khối lượng của từng chất. Nhiệt dung của một vật là vô cùng quan trọng, vì nó có thể được sử dụng để đo lượng nhiệt mà vật hấp thụ hoặc tỏa ra bằng cách sử dụng sự thay đổi nhiệt độ của vật.
Nhiệt dung của khí quyển trái đất được coi là vô hạn đối với sự trao đổi nhiệt trong điều kiện phòng thí nghiệm. Vì vậy, môi trường được coi như một vật tản nhiệt vô hạn trong các quá trình đó. Tuy nhiên, với quá trình sinh nhiệt lớn như nhiệt tỏa ra từ mặt trời, bầu khí quyển của trái đất không thể được coi là một bộ tản nhiệt vô hạn. Đối với các quá trình liên quan đến khí, có hai loại nhiệt dung được xác định đặc biệt. Đầu tiên là nhiệt dung thể tích không đổi, và đây là nhiệt dung đo được khi quá trình được thực hiện ở thể tích không đổi. Vì không thể giãn nở được nên chất khí không thể thực hiện bất kỳ công việc nào ở bên ngoài. Do đó, tổng năng lượng đầu vào gây ra sự tăng nhiệt độ. Loại thứ hai là nhiệt dung đẳng áp. Trong trường hợp này, khí có thể làm việc với môi trường. Vì sự giãn nở có nghĩa là đang thực hiện công việc, nên tổng nhiệt lượng cung cấp sẽ không làm tăng nhiệt độ.
Nhiệt dung riêng là gì?
Nhiệt dung riêng được định nghĩa là lượng nhiệt năng cần thiết để nâng nhiệt độ của một vật nặng 1 kg lên 1 Kelvin. Đơn vị của nhiệt dung riêng là Joule trên Kelvin trên kilogam. Nhiệt dung riêng của chất nguyên chất là một hằng số. Nếu biết thành phần của một vật, nhiệt dung riêng có thể dễ dàng tính được bằng cách cộng nhiệt dung của một số chất nhân với tỷ lệ tương ứng. Nhiệt dung riêng của vật không phụ thuộc vào khối lượng của vật. Cũng có thể lấy nhiệt dung của vật chia cho khối lượng của vật.
Sự khác biệt giữa Nhiệt dung Riêng và Nhiệt dung là gì? • Nhiệt dung riêng là một thuộc tính của vật liệu, nhưng nhiệt dung là một thuộc tính của vật. • Nhiệt dung riêng của chất nguyên chất là không đổi, nhưng nhiệt dung của chất nào thì phụ thuộc vào khối lượng của mẫu. • Nhiệt dung riêng không phụ thuộc vào khối lượng, còn nhiệt dung thì phụ thuộc. |
Nhiệt là gì? Nhiệt lượng là gì? Nhiệt năng là gì? Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra. Phương trình cân bằng nhiệt và công thức tính nhiệt lượng toả ra khi đốt cháy nhiên liệu. Một số bài tập áp dụng.
Trong vật lí, nhiệt lượng được nhắc đến khá nhiều và cũng được xem là quan trọng với bộ môn này. Hôm nay, qua bài viết dưới đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu một cách toàn diện về nhiệt lượng cũng như công thức tính nhiệt lượng để hiểu hơn về nó nhé.
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 được hiểu là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt.
Nhiệt lượng của 1 vật thu vào để làm nóng lên phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:
- Khối lượng của vật: Nếu khối lượng của vật càng lớn thì nhiệt lượng của vật thu vào cũng càng lớn.
- Độ tăng nhiệt độ: Nếu độ tăng nhiệt của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật thu vào cũng càng lớn.
- Chất cấu tạo nên vật.
Tham khảo bài viết khác: AMPE là gì? AMPE KẾ là gì? Tìm Hiểu Chi Tiết Nhất
Nhiệt lượng được tính bằng công thức sau:
Q = m.c.∆t
Trong đó:
- Q là nhiệt lượng mà vật thu vào hoặc toả ra. Có đơn vị là Jun [J].
- m là khối lượng của vật, được đo bằng kg.
- c là nhiệt dung riêng của chất, được đo bằng J/kg.K
- 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.
- ∆t là độ thay đổi nhiệt độ hay nói khác là biến thiên nhiệt độ [ Độ C hoặc K ]
- ∆t = t2 – t1
- ∆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 thì sẽ toả ra một lượng nhiệt là 5.10^6.
- 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: Tức nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bơm.
- Nhiệt lượng riêng thấp: Tức 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 1oC ở điều kiện tiêu chuẩn [còn gọi là giá trị nước của nhiệt lượng kế].
Phương trình cân bằng nhiệt
Q thu = Q toả
- Q thu: là tổng nhiệt lượng của các vật khi thu vào.
- Q tỏa: tổng nhiệt lượng của các vật khi tỏa ra.
Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu
Q = q.m
Trong đó:
- Q: là nhiệt lượng tỏa ra của vật [J].
- q: là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu [J/kg]
- m: là khối lượng của nhiên liệu khi bị đốt cháy hoàn toàn được tính bằng kg.
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 ; của sắt là 0,46.10^3 J/kg.K.
Bài tập 3: Dùng bếp than để đun sôi 3 lí 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 ; của nước là 4200 J/kg.K ; 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 là 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 là 300g có 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 lương kế là 418 J/kg.K ; của nước là 4,18.10^3 J/kg.K. Hãy xác định nhiệt độ của lò.
Bài tập 5: Có một oto 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 q = 46.106 J/kg. Tính hiệu suất của động cơ oto.
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 đây, Trung Sơn hy vọng đã cung cấp cho bạn những kiến thức toàn diện nhất về nhiệt lượng để giúp bạn nhớ lại và hiểu hơn về nó. Nếu vẫn còn thắc mắc nào về nhiệt lượng hoặc vấn đề nào khác thì bạn đừng ngần ngại mà hãy liên hệ ngay với Trung Sơn để được giải đáp. Vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết nhé.
Công Ty Hóa Chất Trung Sơn tự hào là nơi cung cấp hóa chất, thiết bị phòng thí nghiệm chất lượng và uy tín hàng đầu. Khách hàng đến với Trung Sơn sẽ không phải lo lắng bất cứ điều gì về giá cả, xuất xứ của hàng hóa. Tìm đến Trung Sơn bằng cách liên hệ trực tiếp qua Website hoặc các hotline của các nhân viên để được tư vấn nhiệt tình.
Tham khảo bài viết khác tại Trung Sơn: Khối lượng riêng là gì? Những điều bạn cần biết về Khối lượng riêng