Bài 4. Nhiệt dung riêng
1. Khái niệm nhiệt dung riêng
Nhiệt dung riêng (c): là nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của 1 kg chất thêm 1°C (hoặc 1 K).
Đơn vị: J/(kg.K) hoặc J/(kg.°C)
Ý nghĩa: Nhiệt dung riêng cho biết khả năng hấp thụ nhiệt của một chất.
Bảng nhiệt dung riêng của một số chất:
- Nước: c = 4200 J/(kg.K)
- Đá (nước đá): c = 2100 J/(kg.K)
- Nhôm: c = 880 J/(kg.K)
- Đồng: c = 380 J/(kg.K)
- Sắt: c = 450 J/(kg.K)
- Thủy ngân: c = 140 J/(kg.K)
- Không khí: c = 1005 J/(kg.K)
2. Công thức tính nhiệt lượng
Công thức tính nhiệt lượng:
$$Q = mc\Delta t$$
Trong đó:
- Q: nhiệt lượng (J)
- m: khối lượng (kg)
- c: nhiệt dung riêng (J/kg.K)
- Δt = t₂ - t₁: độ biến thiên nhiệt độ (K hoặc °C)
Lưu ý: Δt có thể dương (vật nóng lên) hoặc âm (vật nguội đi).
3. Nhiệt dung
Nhiệt dung (C): là nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của vật thêm 1°C.
Công thức:
$$C = mc$$
Trong đó:
- C: nhiệt dung (J/K)
- m: khối lượng (kg)
- c: nhiệt dung riêng (J/kg.K)
Ý nghĩa: Vật có nhiệt dung lớn thì nhiệt độ thay đổi chậm.
4. Phương trình cân bằng nhiệt
Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau:
$$Q_{toa} = Q_{thu}$$
Hay:
$$m_1 c_1 (t_1 - t) = m_2 c_2 (t - t_2)$$
Trong đó t là nhiệt độ cân bằng.
Giải phương trình để tìm t.
5. Sự làm nguội và đun nóng
Đun nóng vật:
Vật thu nhiệt: Q_thu = mc(t - t₁)
Làm nguội vật:
Vật tỏa nhiệt: Q_tỏa = mc(t₁ - t)
Trong đó:
- t₁: nhiệt độ ban đầu
- t: nhiệt độ cuối (t > t₁ khi đun nóng)
Dạng 1: Tính nhiệt lượng
Phương pháp:
- Q = mcΔt
- Chú ý đổi đơn vị: m(kg), t(°C hoặc K)
Giải:
Q = mcΔt = 5 × 4200 × (80-20) = 5 × 4200 × 60 = 1,26.10⁶ J
Dạng 2: Cân bằng nhiệt
Phương pháp:
- Q_tỏa = Q_thu
- Thiết lập phương trình và giải
Giải:
Nhôm tỏa nhiệt: Q1 = 0,5×880×(100-t)
Nước thu nhiệt: Q2 = 2×4200×(t-20)
Giải: Q1 = Q2 → t ≈ 24°C
Dạng 3: Dạng toán thực tế
Phương pháp:
- Đọc đề, xác định các đại lượng
- Áp dụng công thức phù hợp
- Chú ý hiệu suất nếu có
Giải:
Q = m₁c₁Δt + m₂c₂Δt = 0,5×880×75 + 1,5×4200×75 = 33000 + 472500 = 505500 J
Luyện tập trắc nghiệm
1 / 17Nhiệt dung riêng của một chất là: