Nhiệt Lượng Là Gì? Đặc Điểm, Công Thức Tính Và Đơn Vị Đo

Nhiệt lượng là đại lượng vật lý quen thuộc. Liệu bạn đã hiểu rõ nhiệt lượng là gì chưa? Đặc điểm, công thức và đơn vị đo nhiệt lượng ra sao? Hãy cùng HCTECH tìm hiểu thông tin đầy đủ về nhiệt lượng qua bài viết sau.

1. Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm (được cộng vào) được hay hao hụt (mất đi) trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt lượng còn gọi là nhiệt năng. 

Nhiệt lượng của một phận thu vào để làm nóng lên phụ thuộc vào 3 yếu tố:

• Khối lượng: Vật có khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng thu vào càng lớn.
• Độ tăng nhiệt độ: Vật tăng nhiệt độ càng nhiều (độ tăng nhiệt càng lớn) thì nhiệt lượng mà vật thu vào càng lớn.
• Chất cấu tạo nên vật.

Khái niệm nhiệt lượng (nhiệt năng) là gì?

2. Đơn vị nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng có đơn vị đo là Jun. Ký hiệu J

Đơn vị Kilojun (kJ): 1kJ = 1000 J.

Ngoài Jun và Kilojun, đơn vị của nhiệt lượng còn được tính bằng calo và kcalo (kcal):

1 kcal = 1000 calo; 

1 calo = 4,2 J.

>> Có thể bạn quan tâm: Đổi độ f sang độ c

3. Công thức tính nhiệt lượng

Nhiệt lượng của một vật được tính toán theo công thức sau:

                                                         Q = m.c.∆t

Trong đó:

Q: là nhiệt lượng mà vật thu vào hoặc toả ra (Đơn vị Jun- J)

m: là khối lượng của vật (đơn vị đo là kilogam – kg)

c: là nhiệt dung riêng của chất (đơn vị đo J/kg.K)

∆t: là độ biến thiên nhiệt độ (Độ thay đổi nhiệt độ)- (Đơn vị: độ C hoặc K)

Tính toán: ∆t = t2 – t1 

∆t > 0 : vật toả nhiệt

∆t < 0 : vật thu nhiệt

Công thức tính nhiệt lượng của vật thu/tỏa

Nhiệt dung riêng

* c- 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.

Từ công thức trên, bạn cũng có thể tính được nhiệt dung riêng của một chất bằng cách:

c = Q/ (m.∆t)

Dưới đây là nhiệt dung riêng của một số chất thường gặp:

Ví dụ áp dụng: Khi tăng nhiệt độ của thanh thép có khối lượng 1kg, từ 30 đến 50 độ C; nhiệt lượng tỏa ra của thanh thép là:

Q = m.c.∆t = 1.460.(50-30) = 9200 J

>> Xem thêm: Hiện tượng cảm ứng điện từ là gì?

4. Cân bằng nhiệt

Cân bằng nhiệt là trạng thái 2 cân bằng nhiệt độ sau khi trao đổi nhiệt. Cụ thể, khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau. Người ta gọi hai vật cân bằng nhiệt với nhau.

Phương trình cân bằng nhiệt: Trong sự trao đổi nhiệt, nhiệt lượng vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng vật kia thu vào.

Q_{tỏa ra} = Q_{thu vào}

Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu

Khi đốt cháy nhiên liệu sẽ có nhiệt lượng tỏa ra. Công thức tính như sau:

Q = q.m

Trong đó:

Q: Nhiệt lượng tỏa ra của vật (J).

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

m: Khối lượng của nhiên liệu khi bị đốt cháy hoàn toàn được tính bằng kg.

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

5. Những đặc điểm nổi bật của nhiệt lượng

Để hiểu rõ hơn nhiệt lượng là gì đơn vị của nhiệt lượng; bạn tham khảo thêm đặc điểm nổi bật của đại lượng này nhé!

Nhiệt lượng vật cần thu vào để làm nóng phụ thuộc hoàn toàn vào: Khối lượng của vật; Độ tăng của nhiệt độ và Nhiệt dung riêng của chất liệu của vật.

Cụ thể:

• Tỷ lệ thuận với khối lượng vật: Khối lượng vật càng lớn thì nhiệt lượng thu vào càng lớn.
• Tỷ lệ thuận với độ tăng nhiệt độ: Nhiệt độ tăng càng cao cao thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn.
• Nhiệt dung riêng: Chất có nhiệt dung riêng lớn thì nhiệt độ hấp thụ càng cao. 

Đặc trưng của nhiệt lượng

6. Một số bài tập vận dụng về nhiệt lượng

Dưới đây là một số bài tập vận dụng nhiệt lượng dành cho các bạn học sinh.

Bài 1

Trong một gia đình có 1 bếp điện. Khi bếp hoạt động bình thường có điện trở R = 50Ω và cường độ dòng điện chạy qua bếp khi đó là I = 2A.

a, Nhiệt lượng bếp tỏa ra trong 1 giây bằng bao nhiêu?

b, Biết mỗi ngày gia đình sử dụng bếp điện 4 giờ mỗi ngày. Tính tiền điện phải chi trả trong 30 ngày. Biết giá điện là 1000đồng/kWh

Lời giải:

a) Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 giây:

Q = I².R.t = 2².50.1 = 200J

b) Lượng điện năng mà bếp điện tiêu thụ trong 30 ngày là:

A = P.t = 200.30.4 = 24000 W.h = 24 kW.h

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

T = 24.1000 = 24000 đồng

Bài 2

Dùng bếp điện để đun sôi 2L nước có nhiệt độ ban đầu là 25 độ C thì sẽ mất 25 phút để đun sôi nước. Bếp điện sử dụng có thông số như sau: R = 80Ω; I = 2,5A.

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

Lời giải:

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 1 giây là:

Q = I².R.t = 2,5².80.1 = 500J

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra trong 25 phút là

Qtp = Q.25.60 = 500.25.60 = 750000

Nhiệt lượng cần để đun sôi 2L nước:

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

Hiệu suất của bếp:

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

Bài 3

Một bình nước siêu tốc có ghi 220V – 1500W được sử dụng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước từ nhiệt độ ban đầu 25 độ C. Hiệu suất đun sôi của ấm là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để đun sôi nước được coi là có ích. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, hãy tính:

a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi lượng nước trên

b) Tính nhiệt lượng mà ấm điện đã tỏa ra khi đó.

c) Thời gian cần thiết để đun sôi lượng nước trên là bao lâu?

Lời giải:

a) Nhiệt lượng cần cung cấp để đun sôi 2L trên là:

Qi = m.c.∆t = m.c.(t2 – t1) = 4200.2.(100-25) = 630000J

b) Nhiệt lượng mà ấm đã tỏa ra khi đó là:

H = Qi/Qtp => Qtp = Qi/H = 630000/ (90/100) = 700000J

c) Thời gian cần thiết để đun sôi lượng nước trên:

Qtp = A = P.t => t = Qtp/P = 700000/1000 = 700s

Bài 4

Đặt một cái ấm nhôm có khối lượng 500 gam chứa 2 lít nước sôi 100 độ C lên trên bàn để cho nước nguội đi. Sau 1h40 phút thì nước trong ấm có nhiệt độ bằng nhiệt độ 26 độ C của không khí trong phòng. Hỏi không khí trong phòng đã nhận bao nhiêu nhiệt lượng từ ấm truyền sang. (Nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K; của nhôm là 880J/kg.K).

Lời giải:

Lúc đầu, cái ấm và nước chứa bên trong có nhiệt độ 100 độ C. Do có cân bằng nhiệt nên nhiệt độ của cái ấm, của nước trong ấm và của không khí trong phòng là bằng nhau.

Ta có:

Nhiệt lượng nước tỏa ra là:

Q1 = m1.c1.Δt = 2.4200.(100 – 26) = 621600 (J)

Nhiệt lượng mà ấm nhôm tỏa ra là:

Q2 = m2.c2.Δt = 0,5.880.(100 – 26) = 32560 (J)

Nhiệt lượng không khí nhận vào bằng nhiệt lượng của ấm nhôm và nước tỏa ra. Do đó, Không khí trong phòng đã nhận nhiệt lượng là:

Q = Q1 + Q2 = 621600 + 32560 = 654160 (J)

Trên đây là khái niệm nhiệt lượng là gì? Các thông tin về đơn vị và công thức tính nhiệt lượng. Hy vọng bài viết đem đến cho bạn thông tin hữu ích và vận dụng chúng một cách hiệu quả. 

Có thể bạn quan tâm: Cách chu vi và diện tích hình vuông