Nhiệt lượng là gì? công thức tính nhiệt lượng

Nhiệt lượng là gì? công thức tính nhiệt lượng ra sao? Có bao nhiêu cách để có thể tính nhiệt lượng. Hãy cùng PLC tham khảo bài viết này nhé

1. Nhiệt lượng là gì?

Trước khi đi sâu tìm hiểu về nhiệt lượng, chúng ta sẽ ôn lại vài khái niệm của nhiệt và nhiệt năng để hiểu rõ hơn về nhiệt lượng.

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. Qúa trình chuyển động hỗn loạn này không ngừng và tạo ra động năng.

Nhiệt năng là gì? Nhiệt năng là tổng các động năng: động năng chuyển động của khối tâm của phân tử + điện 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.

Vậy nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt, chúng phụ thuộc vào 3 yếu tố:

• Khối lượng của vật: nhiệt lượng thu được càng lớn nếu như khối lượng của vật lớn.
• Độ tăng nhiệt độ: càng lớn thì nhiệt lượng mà vật thu vào cũng càng lớn.
• Chất cấu tạo nên vật.

2. Đặc điểm nổi bật của nhiệt lượng

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

Nhiệt lượng riêng cao: là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bơm.

Nhiệt lượng riêng thấp: là nhiệt lượng riêng cao sau khi loại trừ đi nhiệt bốc hơi của nước giải phóng và tạo thành qua 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 đến 1oC ở điều kiện tiêu chuẩn.

3. Công thức tính nhiệt lượng

Công thức tính nhiệt lượng:

Q= m.c. ∆t

Trong đó:

Q (J): nhiệt lượng của một thu vào hoặc tỏa ra.

m (kg): khối lượng của vật.

c ( J/kg.K): nhiệt dung riêng của vật.

=>> Nhiệt dung riêng của vật là một chất có thể cho biết nhiệt lượng cần thiết để có thể làm cho 1kg chất đó tăng thêm 1 độ C.

∆t (độ C hoặc độ K): biến thiên nhiệt độ hay còn gọi là sự thay đổi nhiệt độ. Với công thức tính ∆t = t2-t1. Khi đó ta có hai trường hợp để phân biệt:

• ∆t>0: vật tỏa nhiệt.
• ∆t<0: vật thu nhiệt.

Phương trình cân bằng nhiệt:

Q_thu = Q_tỏa

Trong đó:

• Q thu: 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 trên điện trở:

Q = RI2tQ=RI2t

Trong đó:

Q (J): nhiệt lượng tỏa ra

R (Ω): điện trở.

I (A): cường độ dòng điện.

t (s): thời gian tỏa ra nhiệt lượng

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu:

Q=q.mQ=q.m

Trong đó:

Q (J): nhiệt lượng tỏa ra

q (J/kg): năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu.

m (kg): khối lượng của nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn.

4. Bài tập công thức tính nhiệt lượng

Bài tập 1:  Cho 5kg đồng, hãy tính nhiệt lượng cân truyền để nhiệt độ có thể tăng từ 20℃ – 50℃. Áp dụng công thức tính nhiệt lượng để tính.

• Bước đầu xác định các thành phần với m=5kg; c = 380; ∆t = 30.
• Áp dụng công thức tính nhiệt lượng: Q= m.c. ∆t = 5.380.30 = 57000 (J).

Bài tập 2: Cho vật X có khối lượng m(kg), biết rằng nhiệt dung riêng của vật là C (J/kg.0C) để tăng nhiệt độ từ t01C−t02C. Hãy tính nhiệt lượng cần truyền và nhiệt lượng tỏa ra.

• Áp dụng công thức tính nhiệt lượng: Q=m.C.Δt. Suy ra nhiệt lượng cần truyền.
• Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q_thu=Q_tỏađể suy ra nhiệt lượng tỏa ra.

Bài tập 3: Một bếp điện khi hoạt động bình thường có điện trở R = 80Ω và cường độ dòng điện chạy qua bếp khi đó là I = 2,5A.

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

b) Dùng bếp điện để đun sôi 1,5l nước có nhiệt độ ban đầu là 25 độ C thì sẽ mất 20 phút để đun sôi nước. Coi rằng nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước là có ích, hãy tính hiệu suất của bếp. Nhiệt dung riêng của nước là C = 4 200J/kg.K.

c) Thời gian sử dụng bếp điện mỗi ngày là 3 giờ. Tính tiền điện phải trả trong 30 ngày cho việc sử dụng bếp điện, nếu giá 1kW.h là 700 đồng.

Giải:

a) Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 giây: Q = I².R.t = 2,5².80.1 = 500J.

b) Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 20 phút = Qtp = Q.20.60 = 600000J.

Áp dụng công thức tính nhiệt lượng cần để đun sôi lượng nước: Qi = m.c.∆t = m.c.(t2 – t1) = 4200.1,5.(100 – 25) = 472500J.

Hiệu suất của bếp: H = Qi/Qtp = 472500/600000 = 78,75 %.

c) Lượng điện năng mà bếp tiêu thụ trong 30 ngày, tính theo đơn vị kW.h là:

A = P.t = 500.30.3 = 45000 W.h = 45 kW.h

Vậy số tiền điện phải trả là:

T = 45.700 = 315000 đồng

>>> Tham khảo: Điện trở nhiệt cấu tạo và phân loại