Bài tập về công thức tính nhiệt lượng
I. Lý thuyết
1. Định nghĩa
- Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt, kí hiệu là Q.
- Nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào 3 yếu tố: Khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật, chất cấu tạo nên vật.
2. Công thức
- Công thức tính nhiệt lượng thu vào: Q = m.c.Δt
Trong đó:
m: là khối lượng của vật (kg)
c: là nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K)
Δt: là độ tăng nhiệt độ của vật (°C hoặc °K)
Δt = t2 – t1 với t1 là nhiệt độ ban đầu, t2 là nhiệt độ cuối cùng.
Q: là nhiệt lượng thu vào của vật (J).
- Đơn vị đo nhiệt lượng là jun (J), kilojun (kJ): 1kJ = 1000 J.
Ngoài J, kJ đơn vị của nhiệt lượng còn được tính bằng calo, kcalo (kcal):
1 kcal = 1000 calo; 1 calo = 4,2 J.
- Chú ý:
+ Đơn vị của khối lượng phải để về kg.
+ Nếu vật là chất lỏng, bài toán cho biết thể tích V thì ta phải tính khối lượng m theo công thức: m = V.D. Trong đó đơn vị của V là m3 và của D là kg/m3.
3. Kiến thức mở rộng
- Từ công thức tính nhiệt lượng thu vào: Q = m.c.Δt, suy ra công thức tính các đại lượng còn lại:
.
- Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất đó để nhiệt độ tăng thêm 1°C, kí hiệu: c. Đơn vị: J/kg.K.
Bảng nhiệt dung riêng của một số chất
|
Chất |
Nhiệt dung riêng(J/kg.K) |
Chất |
Nhiệt dung riêng(J/kg.K) |
|
Nước |
4200 |
Đất |
800 |
|
Rượu |
2500 |
Thép |
460 |
|
Nước đá |
1800 |
Đồng |
380 |
|
Nhôm |
880 |
Chì |
130 |
Nhiệt dung riêng chỉ phụ thuộc vào chất làm nên vật mà không phụ thuộc vào hình dạng, kích thước hay khối lượng của vật.
- K là đơn vị đo nhiệt độ trong thang nhiệt độ Ken-vin: Độ lớn của 1 độ trong thang nhiệt độ Kenvin bằng độ lớn của 1 độ trong thang nhiệt độ Celsius.
Đổi đơn vị nhiệt độ từ °C sang °K: T = t + 273
Trong đó:
+ T là nhiệt độ tính theo °K
+ t là nhiệt độ tính theo °C
- Trong phòng thí nghiệm, dụng cụ để xác định nhiệt lượng là nhiệt lượng kế. Nhiệt lượng kế là một bình hai vỏ, ở giữa có một lớp không khí để ngăn cản sự truyền nhiệt của các chất đặt trong bình với môi trường bên ngoài. Trong bình có một nhiệt kế và một que khuấy.
II. Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: Để đun nóng 5 lít nước từ 20oC lên 40oC cần một nhiệt lượng bằng bao nhiêu?
Tóm tắt:
V = 5 lít ↔ m = 5 kg
t1 = 20oC; t2 = 40oC; cnước = c = 4200 J/kg.K
Q = ?
Giải:
Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng 5 lít nước từ 20oC lên 40oC là:
Q = m.c.Δt = 5.4200.(40 – 20) = 420000J = 420kJ.
Ví dụ 2: Tính nhiệt dung riêng của một kim loại biết rằng phải cung cấp 5kg kim loại này ở 20oC một nhiệt lượng khoảng 59kJ để nó nóng lên đến 50oC. Kim loại đó tên là gì?
Tóm tắt:
m = 5 kg; t1 = 20oC; t2 = 50oC, Q = 59kJ = 59000J
c = ?, tên kim loại?
Giải:
Nhiệt dung riêng của một kim loại là:
III. Bài tập vận dụng
Bài 1: Nhiệt lượng mà vật nhận được hay tỏa ra phụ thuộc vào:
A. khối lượng
B. độ tăng nhiệt độ của vật
C. nhiệt dung riêng của chất làm nên vật
D. Cả 3 phương án trên
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Nhiệt lượng của vật phụ thuộc vào: khối lượng, độ tăng nhiệt độ của vật, nhiệt dung riêng của chất làm nên vật
⇒ Đáp án D
Bài 2: Có 4 bình A, B, C, D đều đựng nước ở cùng một nhiệt độ với thể tích tương ứng là 1 lít, 2 lít, 3 lít, 4 lít. Sau khi dùng các đèn cồn giống hệt nhau để đun các bình này trong 8 phút ta thấy các nhiệt độ trong các bình này khác nhau. Hỏi bình nào có nhiệt độ cao nhất?
A. Bình A
B. Bình B
C. Bình C
D. Bình D
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Bình A chứa lượng nước ít nhất trong các bình ⇒ Trong cùng một thời gian đun trên bếp cồn như nhau thì nhiệt độ trong bình A là cao nhất ⇒ Đáp án A
Đơn vị của nhiệt dung riêng là J/kg.K
⇒ Đáp án C
Bài 3: Gọi t là nhiệt độ lúc sau, t0 là nhiệt độ lúc đầu của vật. Công thức nào là công thức tính nhiệt lượng mà vật thu vào?
A. Q = m(t – t0)
B. Q = mc(t0 – t)
C. Q = mc
D. Q = mc(t – t0)
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Công thức tính nhiệt lượng thu vào:
Q = mcΔt = mc(t2 – t1) = mc(t – t0)
⇒ Đáp án D
Bài 4: Nhiệt dung riêng của đồng lớn hơn chì. Vì vậy để tăng nhiệt độ của 3 kg đồng và 3 kg chì thêm 15°C thì:
A. Khối chì cần nhiều nhiệt lượng hơn khối đồng.
B. Khối đồng cần nhiều nhiệt lượng hơn khối chì.
C. Hai khối đều cần nhiệt lượng như nhau.
D. Không khẳng định được.
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Nhiệt dung riêng của đồng lớn hơn chì. Vì vậy để tăng nhiệt độ của 3 kg đồng và 3 kg chì thêm 15°C thì khối đồng cần nhiều nhiệt lượng hơn khối chì
⇒ Đáp án B
Bài 5: Chọn câu đúng khi nói về nhiệt dung riêng?
A. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 đơn vị thể tích tăng thêm 1°C.
B. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1°C.
C. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết năng lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1°C.
D. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 g chất đó tăng thêm 1°C.
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1°C
⇒ Đáp án B
Bài 6: Chọn phương án sai:
A. Nhiệt lượng của vật phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng nhiệt độ và nhiệt dung riêng của vật.
B. Khối lượng của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật thu vào để nóng lên càng lớn.
C. Độ tăng nhiệt độ của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật thu vào để nóng lên càng nhỏ.
D. Cùng một khối lượng và độ tăng nhiệt độ như nhau, vật nào có nhiệt dung riêng lớn hơn thì nhiệt lượng thu vào để nóng lên của vật đó lớn hơn.
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
Độ tăng nhiệt độ của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật thu vào để nóng lên càng lớn
⇒ Đáp án C
Bài 7: Để đun sôi 15 lít nước cần cung cấp một nhiệt lượng là bao nhiêu? Biết nhiệt độ ban đầu của nước là 20°C và nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.
A. 5040 kJ
B. 5040 J
C. 50,40 kJ
D. 5,040 J
Đáp án hướng dẫn giải chi tiết
15 lít nước = 15 kg nước
Nhiệt độ sôi của nước là t2 = 100°C = 373K
Nhiệt độ ban đầu của nước là t1 = 20°C = 293K
Nhiệt lượng:
Q = mcΔt = mc(t2 – t1) = 15.4200 (373 – 293) = 5040000 J = 5040 kJ
⇒ Đáp án A
Xem thêm các dạng và bài tập khác:
100 bài tập về nhiệt lượng - phương trình cân bằng nhiệt (có đáp án năm 2024)
30 Bài tập về công cơ học (2024) có đáp án chi tiết nhất
