1. Nhiệt lượng
- Nhiệt lượng một vật thu vào hoặc tỏa ra phụ thuộc vào khối lượng, độ tăng hoặc giảm nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật.
Q = mc$\Delta t$
Trong đó:
Q là nhiệt lượng vật thu vào hoặc tỏa ra [J];
m là khối lượng của vật [kg];
t là độ tăng hoặc giảm nhiệt độ của vật [$^{0}C$ hoặc K];
c là nhiệt dung riêng của chất làm vật, là nhiệt lượng cần truyền cho 1kg chất đó để tăng thêm 1$^{0}C$ [đơn vị J/kg.$^{0}C$ hoặc J/kg.K]
2. Cân bằng nhiệt
- Khi hai vật trao đổi nhiệt với nhau thì nhiệt truyền từ vạt có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn cho đến khi nhiệt độ hai vật bằng nhau. Khi đó người ta nói 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.
Qtỏa ra = Qthu vào
II. Phương pháp giải
1. Dạng 1: Tính nhiệt lượng
- Nhiệt lượng một vật thu vào hoặc tỏa ra phụ thuộc khối lượng, độ tăng hoặc giảm nhiệt độ của vật và nhiệt dung riêng của chất làm vật:
Q = mc$\Delta t$
- Nhiệt dung riêng của một vật là nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1$^{0}C$
- Nhiệt lượng còn được đo theo đơn vị calo [cal]: 1 cal = 4,2J
Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần thiết để nung nóng một thanh đồng khối lượng 250 g từ 25$^{0}C$ đến 100$^{0}C$. Biết nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K
Hướng dẫn:
Nhiệt lượng thanh đồng thu vào là: Q = mc.[t2 - t1]
Thay số, ta được: Q = 0,25.380.[100 - 25] = 7125 [J]
2. Dạng 2: Phương trình cân bằng nhiệt
Các bước giải bài toán:
- Bước 1: Tóm tắt, đổi đơn vị. Do có hỗn hợp, nên chúng ta thêm chỉ số vào dưới các đại lượng ứng với mỗi vật.
- Bước 2: Xác định vật thu nhiệt, vật tỏa nhiệt [dựa vào so sánh nhiệt độ ban đầu và nhiệt độ cuối của hỗn hợp]. Viết công thức nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra của mỗi vật.
- Bước 3: Viết phương trình cân bằng nhiệt Qthu = Qtỏa . Nhiệt lượng thu vào là nhiệt lượng của vật tăng nhiệt độ.
- Bước 4: Xác định các đại lượng cần tìm dựa vào kết quả thu dược từ bước 3. Viết đáp số và ghi rõ đơn vị.
Ví dụ 2: Người ta thả một miếng nhôm khối lượng 0,5kg vào 500g nước. Miếng nhôm nguội đi từ 80°C xuống 20°C. Hỏi nước nhận được một nhiệt lượng bằng bao nhiêu và nóng lên thêm bao nhiêu độ? Cho biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K; của nước là 4200J/Kg.K.
Hướng dẫn:
Nhiệt lượng nhôm toả ra khi hạ nhiệt độ từ 80°C xuống 30°C là :
Q1 = m1.c1.Δt1 = 0,5.880.[80 – 20] = 22000 [J]
Nhiệt lượng nước thu vào bằng nhiệt lượng đồng toả ra ta có :
Q2 = m2.c2.Δt2 = Q1= 22000[J]
Nước nóng lên thêm là: Δt2 = $\frac{Q_{2}}{m_{2}.c_{2}}$ = $\frac{22000}{0,5.4200}$ = 10,5°C
B. Bài tập và hướng dẫn giải
Bài 1: Một ấm nước bằng đồng khối lượng 300g chứa 1 lít nước. Tính nhiệt lượng cần thiết để đun nước trong ấm từ 15$^{0}C$ đến 100$^{0}C$. Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K, của đồng là 380 J/kg.K.
Bài 2: Môt khối lượng nước 25 kg thu được một nhiệt lượng 1050 kJ thì nóng lên tới 30$^{0}C$. Tính nhiệt độ ban đầu của nước.
=> Xem hướng dẫn giải
Bài 3: Đặt một cái ấm nhôm có khối lượng 400 gam chứa 2 lít nước sôi 100$^{0}C$ lên trên bàn để cho nước nguội đi. Sau 1h30 phút thì nước trong ấm có nhiệt độ bằng nhiệt độ 27$^{0}C$ của không khí trong phòng. Hỏi không khí trong phòng đã nhận bao nhiêu nhiệt lượng từ ấm truyền sang.
=> Xem hướng dẫn giải
Bài 4: Tại xưởng rèn, một bác thợ rèn nhúng con dao bằng thép có khối lượng 2,5kg đang nóng đỏ ở nhiệt độ 900$^{0}C$ vào trong bể nước lạnh. Nước trong bể có thể tích 200 lít và có nhiệt độ bằng với nhiệt độ ngời trời 27$^{0}C$. Bỏ qua sự truyền nhiệt cho thành bể và môi trường xung quanh. Hãy tính nhiệt độ của con dao khi có sự cân bằng nhiệt.
=> Xem hướng dẫn giải
Bài 5: Một chậu bằng nhôm khối lượng 500g đựng 2 lít nước sôi. Phải thêm vào chậu bao nhiêu lít nước ở 20$^{0}C$ để có nước ở 35$^{0}C$? Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K, của nhôm là 880 J/kg.K
=> Xem hướng dẫn giải
Từ khóa tìm kiếm: chuyên đề vật lý lớp 8, các dạng bài tập vật lý 8, chuyên đề lý 8 Nhiệt lượng - Cân bằng nhiệt, bài tập vật lý 8 phần nhiệt học
- Luyện 100 đề thi thử 2021. Đăng ký ngay!
Với loạt bài Công thức tính nhiệt lượng hay nhất Vật Lí lớp 8 sẽ giúp học sinh nắm vững công thức, từ đó có kế hoạch ôn tập hiệu quả để đạt kết quả cao trong các bài thi môn Vật Lí 8.
Bài viết Công thức tính nhiệt lượng 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 nhất Vật Lí 8.
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.
4. 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:
Tra bảng nhiệt dung riêng của các chất, ta biết kim loại này là đồng.
Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 8 quan trọng hay khác:
Giới thiệu kênh Youtube VietJack