Giải thích công thức tính nhiệt lượng chi tiết nhất cùng bài tập thực hành (Vật Lý 8)

Để xác định nhiệt lượng ta cần làm gì? Chúng ta có thể sử dụng một thiết bị để đo lượng nhiệt được thêm vào hoặc mất đi từ một vật thể không? Trên thực tế, người ta không thể dùng bất kỳ dụng cụ nào để đo nó nên cần có công thức tính nhiệt lượng. Bài học hôm nay sẽ giúp chúng ta tính nhiệt lượng bằng cách áp dụng công thức. Sau khi nắm rõ công thức tính chúng ta sẽ tiến hành áp dụng và giải một số bài tập.

Nhiệt là gì?

Trước khi giải thích công thức tính nhiệt lượng, các bạn cùng timhieulichsuquancaugiay.edu.vn ôn lại nhiệt lượng là gì?

Nhiệt được định nghĩa như sau: Nhiệt lượng là lượng nhiệt năng mà vật thể thu được hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt.

Chú ý: Nhiệt năng của một vật có tính chất sau: Một vật được cấu tạo từ các phân tử, các phân tử bên trong vật không ngừng chuyển hóa, sinh ra động năng. Tổng động năng của các phân tử đó gọi là nhiệt năng của vật.

Nhiệt độ càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt

Mối liên hệ giữa lượng nhiệt mà một vật cần hấp thụ để nóng lên với khối lượng, nhiệt độ, nhiệt dung của vật đó sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn bản chất của công thức tính nhiệt lượng. Hãy cùng điểm qua những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ dưới đây.

Khối lượng của vật

Trong phần này chúng ta tìm hiểu về mối liên hệ giữa lượng nhiệt mà một vật cần hấp thụ để nóng lên và khối lượng của vật đó.

Vật có khối lượng càng lớn thì lượng nhiệt hấp thụ càng lớn.

• Để chứng minh mối quan hệ này, chúng ta có thể thấy một thí nghiệm được thực hiện như sau:

Dùng đèn cồn đun nóng hai cốc nước đến 40°C, biết nhiệt độ ban đầu của nước là 20°C.

Hai cốc có cùng kích thước nhưng cốc thứ nhất chứa 50g nước, cốc thứ hai chứa 100g nước.

Để đạt nhiệt độ 40°C, cốc 1 cần nấu 5 phút, cốc 2 cần 10 phút.

=> Nhiệt lượng của cốc thứ 2 gấp đôi nhiệt lượng của cốc thứ nhất (vì cốc 2 có khối lượng gấp 2 lần cốc 1, nhưng để đạt tới 40°C thì phải hấp thụ nhiệt nhiều hơn).

Sự tăng nhiệt độ của vật

Tiếp theo chúng ta cùng tìm hiểu về mối liên hệ giữa lượng nhiệt mà một vật cần hấp thụ để nóng lên và độ tăng nhiệt độ của vật đó.

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

• Ví dụ chứng minh: Vẫn dùng thí nghiệm với hai cốc nước trên. Lần này chúng ta thêm cùng một lượng nước vào hai cốc nước, 50g. Thời gian sôi của hai cốc nước là khác nhau

Nhiệt độ ban đầu của hai cốc nước là 20°C.

Cốc 1 sôi trong 5 phút, nhiệt độ tăng lên 40°C => nhiệt độ tăng 20°C

Cốc 2 sôi trong 10 phút, nhiệt độ tăng lên 60°C => nhiệt độ tăng 40°C

=> Nhiệt độ cốc 1 tăng = nhiệt độ cốc 2 tăng ½ độ

Nhiệt lượng sẽ tỉ lệ thuận với thời gian nấu => nhiệt lượng của cốc 1 = ½ nhiệt lượng của cốc 2.

Chất tạo nên sự vật

Cuối cùng, chúng ta tìm hiểu mối quan hệ giữa lượng nhiệt mà một vật cần hấp thụ để nóng lên và chất tạo nên vật đó. Đó là Lượng nhiệt mà một vật cần hấp thụ để nóng lên phụ thuộc vào vật liệu làm nên vật đó.

• Ví dụ: Đun sôi 50g băng phiến và 50g nước trong hai cốc giống nhau, nhiệt độ tăng lên của cả hai cốc là 20°C. Tuy nhiên, phải mất 4 phút để đun sôi băng phiến và 5 phút để đun sôi nước => nhiệt lượng của hai chất này là khác nhau và yếu tố quyết định sự khác biệt chính là chất tạo nên chúng.

Công thức tính nhiệt lượng

Việc ghi nhớ công thức tính nhiệt lượng là rất cần thiết vì ngày nay chưa có dụng cụ nào để đo nhiệt lượng của một vật. Ngoài ra còn có các công thức giúp chúng ta luyện tập giải một số bài tập vật lý dễ dàng hơn.

Xem thêm : Cách thuyết trình giới thiệu về nghề nghiệp bằng tiếng Anh hay ngắn gọn, súc tích

Nhiệt lượng hấp thụ được tính theo công thức sau:

Ghi chú:

• Hỏi: Nhiệt (J).

• m: Khối lượng vật (kg)

• c: Nhiệt dung riêng của chất tạo ra vật (J/kg.K)

• ∆t: Tăng hoặc giảm nhiệt độ của một vật (tính bằng độ C hoặc độ K). Nhiệt dung cho chúng ta biết chính xác lượng nhiệt cần thiết để tăng 1kg chất của vật lên 1°C.

• ∆t = t2 – t1 (t2 là nhiệt độ cuối cùng của vật, t1 là nhiệt độ ban đầu của vật.)

Lưu ý: Ngoài J, nhiệt lượng kJ còn được tính bằng đơn vị calo, kcalo.

1 kcalo = 1000 calo, 1 calo = 4,2 J

Xem thêm: Lý thuyết đối lưu & bức xạ nhiệt | Giải chi tiết bài tập vật lý 8

Nhiệt dung riêng là gì?

Nhiệt dung riêng của bất kỳ chất nào cho biết lượng nhiệt cần thiết để truyền 1kg chất đó sao cho nhiệt độ tăng thêm 1°C (hoặc 1°K).

Ví dụ: Nước có nhiệt dung riêng là 4200 J/kg.K – nghĩa là muốn đun nóng 1kg nước lên 1°C thì cần truyền nhiệt lượng 4200 J cho nước.

Tham khảo bảng dưới đây để biết thêm nhiệt dung riêng của một số chất

Bài tập về công thức tính nhiệt vật lý 8

Câu 1: Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng 5 lít nước từ 20°C lên 40°C?

Trả lời: Nhiệt lượng cần thiết là:

Q = mcΔt = 5,4200.(40 – 20) = 420000 J = 420kJ

Câu 2: Người ta truyền cho 10 lít nước một nhiệt năng là 840kJ. Nước nóng lên bao nhiêu nhiệt độ?

Trả lời: Nhiệt độ nước nóng bổ sung là: Δt = Q/ (mc) = 840 000 / (10,4200) = 20 °C

Câu 3: Tính nhiệt dung riêng của một kim loại khi biết rằng 5kg kim loại này phải cung cấp ở 20°C

năng lượng nhiệt khoảng 59kJ để làm nóng nó lên tới 50 ° C. Tên kim loại đó là gì?

Trả lời: Nhiệt dung riêng của kim loại là: c = Q/ (m.Δt) = 59000/5.(50-20) = 393,3 J/kg.K

Câu 4: Người ta đem cái bình chứa 5 lít nước ra phơi nắng. Sau một thời gian, nhiệt độ nước tăng từ 28°C lên 34°C. Nước đã thu được bao nhiêu năng lượng từ Mặt trời?

Trả lời: Năng lượng nước thu được từ Mặt trời là:

Qthu = mcΔt = 5,4200.(34 – 28) = 126000J = 126 kJ.

Trên đây là phần giải thích đầy đủ và rất chi tiết về công thức tính nhiệt lượng. timhieulichsuquancaugiay.edu.vn tin chắc rằng tất cả chúng ta đều có thể dễ dàng hiểu được công thức này. Qua đây chúng ta cũng có thể tự tin áp dụng công thức tính bài tập theo chương trình.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục