Công thức tính nhiệt lượng (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức tính nhiệt lượng hay, chi tiết Vật Lí lớp 10 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính nhiệt lượng hay, chi tiết.

1. Khái niệm

- Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt.

- Nhiệt lượng của một vật cần thu vào để làm vật nóng lên phụ thuộc vào ba yếu tố:

+ Khối lượng của vật,

+ Độ tăng nhiệt độ của vật,

+ Chất cấu tạo nên vật.

- Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1⁰C (1K). Kí hiệu là c (J/kg.K).

2. Công thức

- Công thức tính nhiệt lượng vật nhận được từ vật khác hay tỏa ra cho vật khác:

 ΔU =  Q.

Trong đó:

+  ΔU  là độ biến thiên nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt (J)

+ Q là nhiệt lượng vật nhận được từ vật khác hay tỏa ra cho vật khác (J)

Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng (thu)

Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng (tỏa) 

- Công thức tính nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ thay đổi:

Q = mc.Δt

Trong đó:

+ Q là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J)

+ m là khối lượng chất (kg)

+ c là nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)

+ Δt là độ biến thiên nhiệt độ (^oC hoặc K)

3. Kiến thức mở rộng

- Từ công thức trên, ta có thể tính:

- Phương trình cân bằng nhiệt:

∑Q_tỏa = ∑Q_thu

=> m.c. Δt = m’.c’. Δt’

=> m.c.(t₁ – t) = m’.c’.(t – t₂)

Trong đó:

+ Q_thu là tông nhiệt lượng của các vật thu vào (J)

+ Q_tỏa là tông nhiệt lượng của các vật tỏa ra (J)

+ t₁ là nhiệt độ ban đầu của vật 1 (^oC hoặc K) (t₁ > t)

+ t₂ là nhiệt độ ban đầu của vật 2 (^oC hoặc K)

+ t là nhiệt độ khi cân bằng (^oC hoặc K) (t > t₂)

+ m là khối lượng vật 1 (kg)

+ m’ là khối lượng vật 2 (kg)

+ c là nhiệt dung riêng của vật 1 (J/kg.K)

+c’ là nhiệt dung riêng của vật 2 (J/kg.K)

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

Q = q.m

Trong đó:

+ Q là nhiệt lượng tỏa ra, đơn vị là Jun (J)

+ q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg)

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

4. Ví dụ minh họa

Bài 1Một cốc nhôm m = l00g chứa 300g nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta thả vào cốc nước một thìa đồng khối lượng 75g vừa rút ra từ nồi nước sôi 100°C. Xác định nhiệt độ của nước trong cốc khi có sự cân bằng nhiệt? Bỏ qua các hao phí nhiệt ra ngoài. Lấy c_Al = 880 J/kg.K, c_Cu = 380 J/kg.K, c_H2O = 4190 J/kg.K.

Lời giải

Nhiệt lượng tòa ra của đồng là: 

Q_cu = m_cu.c_cu (t₂ − t) = 2850 − 28,5t

Nhiệt lượng thu vào của nước và nhôm là: 

Q_H2O = m_H2O.c_H2O(t – t₁) = 1257.t − 25140

Q_Al = m_Al.c_Al(t – t₁) = 88.t − 1760 

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:

 Q_tỏa = Q_thu => 2850 − 28,5t = 1257.t − 25140 + 88.t − 1760 => t = 21,7°C

Bài 2:Người ta bỏ 1 miếng hợp kim chì và kẽm có khối lượng 50g ở t = 136°C vào 1 nhiệt lượng kế có nhiệt dung là 50 J/kg.K chứa l00g nước ở 14°C. Xác định khối lượng của kẽm và chì trong hợp kim trên? Biết nhiệt độ khi cân bằng trong nhiệt lượng kế là 18°C. Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường nên ngoài, c_Zn = 377 J/kg.K, c_Pb = 126 J/kg.K, c_H2O = 4180J/kg.K

Lời giải

Theo bài ra ta có: m_Zn + m_Pb = 0,05 kg (1)

Nhiệt lượng tỏa racủa kẽm và chì: 

Q_Zn = m_Zn.C_Zn (t₁ − t) =m_Zn.377.(136 – 18) = 44486m_Zn

Q_Pb = m_Pb.C_Pb (t₁ − t) = m_Pb.126.(136-18) = 14868m_Pb

Nhiệt lượng thu vào của nước và nhiệt lượng kế:

Q_H2O = m_H2O.c_H2O(t – t₂) = 1672 J

Q_NLK = c_NLK (t – t₂) = 200 J

Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt:

Q_tỏa = Q_thu=> 39766m_Zn + 14868m_Pb = 1672 + 200 = 1872  (2)

Từ (1) và (2) => m_Zn= 0,045kg; m_Pb = 0,005 kg

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

• Công thức tính ứng suất hay, chi tiết

• Công thức tính suất đàn hồi hay, chi tiết

• Công thức nở dài hay, chi tiết

• Công thức nở khối hay, chi tiết

• Công thức tính nhiệt nóng chảy hay, chi tiết