Môn Vật lý 12

Bài 6. Nhiệt hóa hơi riêng

1. Khái niệm nhiệt hóa hơi riêng

Nhiệt hóa hơi riêng (L hoặc L_h): là nhiệt lượng cần thiết để chuyển hoàn toàn 1 kg chất từ thể lỏng sang thể hơi ở nhiệt độ sôi.

Đơn vị: J/kg

Đặc điểm:

  • Mỗi chất có nhiệt hóa hơi riêng xác định
  • Quá trình hóa hơi xảy ra ở nhiệt độ không đổi (nhiệt độ sôi)
  • Quá trình ngưng tụ tỏa nhiệt với lượng nhiệt bằng với khi hóa hơi

Bảng nhiệt hóa hơi riêng:

  • Nước: 2,26.10⁶ J/kg
  • Rượu: 0,85.10⁶ J/kg
  • Éte: 0,38.10⁶ J/kg
  • Thủy ngân: 0,29.10⁶ J/kg
  • Nitơ: 2,01.10⁵ J/kg

2. Công thức tính nhiệt hóa hơi

Công thức:

$$Q = mL$$

Trong đó:

  • Q: nhiệt lượng cần cung cấp (J)
  • m: khối lượng chất lỏng (kg)
  • L: nhiệt hóa hơi riêng (J/kg)

Khi ngưng tụ (ngược của hóa hơi):

$$Q = mL$$ (vật tỏa nhiệt)

3. Các bài toán cân bằng nhiệt có hóa hơi

Khi có cả quá trình nóng lên, hóa hơi, hoặc ngưng tụ:

Các bước giải:

  1. Xác định các giai đoạn
  2. Tính nhiệt cho từng giai đoạn
  3. Áp dụng cân bằng nhiệt: Tổng nhiệt thu = Tổng nhiệt tỏa

Giai đoạn có thể có:

  • Nóng lên: Q = mcΔt
  • Hóa hơi: Q = mL
  • Ngưng tụ: Q = -mL (tỏa nhiệt)

4. Sự bay hơi và sôi

Bay hơi: Xảy ra ở mặt thoáng, ở mọi nhiệt độ, chỉ có các phân tử ở bề mặt thoát ra.

Sôi: Xảy ra ở toàn bộ thể tích chất lỏng, ở nhiệt độ xác định (nhiệt độ sôi), khi áp suất hơi bằng áp suất ngoài.

Điều kiện sôi: Áp suất hơi bão hòa = Áp suất ngoài

Dạng 1: Tính nhiệt hóa hơi

Phương pháp:

  • Q = mL
  • Đổi m về kg
  • Chú ý: 1kJ = 1000J; 1MJ = 10⁶J
Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần để bay hơi 2kg nước ở 100°C. Biết L = 2,26.10⁶ J/kg.

Giải:

Q = mL = 2 × 2,26.10⁶ = 4,52.10⁶ J

Dạng 2: Bài toán cân bằng nhiệt có hóa hơi

Phương pháp:

  • Liệt kê các giai đoạn
  • Tính nhiệt từng giai đoạn
  • Áp dụng: Q_thu = Q_tỏa
Ví dụ 2: Thả 0,5kg nước đá ở 0°C vào 1kg nước ở 50°C. Tính nhiệt độ cuối cùng.

Giải:

Quá trình: Nước 50°C → 0°C: Q1 = 1.4200.50 = 210000J

Nước đá 0°C nóng chảy: Q2 = 0,5.3,34.10⁵ = 167000J

So sánh: Q1 > Q2 → Nước đá tan hết, nước nguội

Dạng 3: Dạng toán thực tế

Phương pháp:

  • Đọc đề, xác định khối lượng
  • Xác định các quá trình
  • Áp dụng công thức
Ví dụ thực tế: Một ấm đun nước có công suất 2000W. Tính thời gian để sôi 2kg nước từ 20°C.

Luyện tập trắc nghiệm

1 / 17
Câu 1
Trắc nghiệm đơnTrung bình

Nhiệt hóa hơi riêng là:

A
Nhiệt lượng để hóa hơi 1kg chất ở nhiệt độ sôi
B
Nhiệt lượng để tăng 1°C
C
Nhiệt độ sôi
D
Nhiệt dung riêng