[CHUẨN NHẤT] Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra | Myphamthucuc.vn

I. Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng có thể hiểu là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay bị hao hụt, mất đi trong quá trình truyền nhiệt.

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

– Khối lượng của vật: khi khối lượng của vật càng lớn đồng nghĩa với việc nhiệt lượng của vật thu vào cũng càng lớn.

– Độ tăng nhiệt độ: khi độ tăng nhiệt của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật hấp thụ cũng sẽ càng lớn.

– Chất cấu tạo nên vật: tùy thuộc vào mỗi chất lại có một nhiệt dung riêng khác nhau do đó, nhiệt lượng của chúng cũng khác nhau.

II.Đặc điểm của nhiệt lượng

– Nhiệt lượng của vật cần thu nhằm phục vụ cho quá trình làm nóng lên hoàn toàn phụ thuộc vào khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật cùng nhiệt dung riêng của chất liệu làm nên nó.

– Nhiệt lượng riêng cao: là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bơm

– Nhiệt lượng riêng thấp: nhiệt lượng riêng cao loại trừ nhiệt bốc hơi của nước được giải phóng và tạo ra trong cả quá trình đốt cháy mẫu nhiên liệu.

– Nhiệt dung của nhiệt lượng kế: là lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng nhiệt lượng kế lên 1oC ở điều kiện tiêu chuẩn hay còn được gọi là giá trị nước của nhiệt lượng kế.

III.Nhiệt dung riêng là gì?

Nhiệt dung riêng được hiểu là những nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho một đơn vị đo của lượng chất đó. Cụ thể, dùng cho đo khối lượng hay số phân tử (mol,…). Theo hệ thống đơn vị đo lường chuẩn Vật lý của Quốc tế thì nhiệt dung riêng có đơn vị đo là Joule/ kilôgam/ Kelvin hay Joule/ mol/ Kelvin (ký hiệu J.Kg-1.K-1 hay J/kKg.K)).

Nhiệt dung riêng thường được dùng trong các phép tính nhiệt lượng trong quá trình gia công cho vật liệu xây dựng và phục vụ cho lựa chọn các vật liêu ở các chạm nhiệt.

Bảng nhiệt dung riêng của một số chất thường được sử dụng

Chất lỏng

Nhiệt dung riêng  (J/kg.K)

Nước

2,3.106

Amoniac

1,4.106

Rượu

0,9.106

Thủy ngân

0,3.106

IV.Công thức tính nhiệt lượng

Công thức tính nhiệt lượng cơ bản

See also  Mắt lão thị không có đặc điểm nào sau đây | Myphamthucuc.vn

Công thức tính nhiệt lượng: Q = m.c.∆t

Trong đó:

– Q là nhiệt lượng của vật thu vào hay tỏa ra. Đơn vị tính: Jun (J) hoặc KJ. Nó cũng có thể tính bằng đơn vị calo hay kcal (1kcalo = 1000 calo và 1 calo = 4,2J)

– m là khối lượng riêng của vật, được tính bằng kg

– c là nhiệt dung riêng được đo bằng J/kg.K. Nhiệt dung riêng của một chất cho ta biết được nhiệt lượng cần thiết để có thể làm 1 kg chất đó tăng lên 1 độ C.

– ∆t là sự thay đổi của nhiệt độ hay có thể hiểu là sự biến thiên nhiệt độ

∆t = t2 – t1

– Nếu ∆t > 0 thì vật tỏa ra nhiệt

– Nếu ∆t < 0 thì vật thu nhiệt

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra ở trên điện trở

Q = RI2t

Trong đó:

– Q là nhiệt lượng tỏa ra. Đơn vị tính: J

– R là điện trở. Đơn vị tính: Ω

– I là cường độ dòng điện. Đơn vị tính: A

– t là thời gian nhiệt lượng tỏa ra

[CHUẨN NHẤT] Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra

V. Phương trình cân bằng nhiệt và công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu

1. Phương trình cân bằng nhiệt

Qthu = Qtỏa

Trong đó:

– Qthu là tổng nhiệt lượng mà vật thu vào

– Qtỏa là tổng nhiệt lượng mà vật tỏa ra

2. Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu

Q = q.m

Trong đó:

  • Q là nhiệt lượng tỏa ra (đơn vị: J)
  • q là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu khi đốt cháy (đơn vị: J/kg)
  • m là khối lượng nhiên liệu khi bị đốt cháy hoàn toàn (đơn vị tính: kg)

VI.Cân bằng nhiệt lượng trong lò hơi công nghiệp

1. Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát trong lò

– Nhiệt lượng sinh ra khi ta đốt nhiên liệu trong lò hơi chính là năng lượng mà nhiên liệu và không khí mang vào:

Qđv = Qnl + Qkk

– Nhiệt lượng này, một phần sẽ được sử dụng hữu ích để sinh hơi, phần nhỏ hơn bị mất đi (được gọi là tổn thất nhiệt).

Qđv = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6

Trong đó:

– Q1 là nhiệt lượng sử dụng hữu ích để sinh hơi (đơn vị: Kj/Kg)

– Q2 là lượng tổn thất nhiệt vì khói thải mang ra ngoài lò hơi (đơn vị: Kj/Kg)

– Q3 là lượng tổn thất nhiệt bởi việc cháy không hoàn toàn về mặt hóa học (đơn vị: Kj/Kg)

– Q4 là lượng tổn thất nhiệt bởi việc cháy không hoàn toàn về mặt cơ học (đơn vị: Kj/Kg)

– Q5 là lượng tổn thất nhiệt vì tỏa nhiệt từ mặt ngoài tường lò ra không khí xung quanh (đơn vị: Kj/Kg)

See also  Vẽ theo mẫu – Cái cốc và quả | Myphamthucuc.vn

– Q6 là lượng tổn thất nhiệt vì xỉ nóng mang ra bên ngoài (đơn vị: Kj/Kg)

– Nhiệt lượng sinh ra do việc đốt cháy nhiên liệu trong lò hơi sẽ bằng nhiệt lượng được sử dụng hữu ích để sinh hơi và phần nhiệt bị tổn thất trong suốt quá trình thực hiện. Phương trình thể hiện sự cân bằng này được gọi là phương trình cân bằng nhiệt tổng quát của lò.

Qđv = Qnl + Qkk = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6

VII.Các dạng bài tập về công thức tính nhiệt lượng

Bài tập 1: Trong một bình nhôm với khối lượng 0,5 kg có chưa 4kg nước ở nhiệt độ 20 oC. Người ta đã thả vào bình một miếng sắt với khối lượng 0,2 kg đã được đun nóng tới 500 oC. Hãy xác định nhiệt độ của nước khi bắt đầu sự cân bằng nhiệt. Biết được nhiệt dung riêng của nhôm là 896 J/kg.K, của nước là 4,18.103 J/kg.K và của sắt là 0,46.103 J/kg.K

Lời giải:

Ta có phương trình cân bằng nhiệt

(mbcb + mncn)(t-t1) = mscs(t2-t)

⇒ t = 22,6 oC

Bài tập 2: Hãy tính nhiệt lượng cần để có thể đun 5kg nước từ 15 oC đến 100 oC trong một cái thùng sắt có khối lượng bằng 1,5kg. Được biết, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K và của sắt là 460 J/kg.K

Lời giải:

Ta có: Q = (m1c1 + m2c2)(t2-t1) = 1843650 J

Bài tập 3: Với 100g chì truyền nhiệt lượng 260J thì sẽ tăng nhiệt độ từ 15 oC lên 35 oC. Hãy tính nhiệt dung cùng nhiệt dung riêng của chì.

Lời giải:

Ta có: Q = mc(t2-t1) = C(t2-t1) => C = 13J/K và c = 130J/kg.K

Bài tập 4. Trộn ba loại chất lỏng không tác dụng hóa học lẫn nhau. Được biết khối lượng lần lượt là m1 = 1kg, m2 = 10kg và m3 = 5kg, nhiệt độ và nhiệt dung riêng lần lượt cho t1 = 6 oc, c1 = 2kJ/kg.độ, t2 = -40oC, c2 = 4kJ/kg.độ, t3 = 60 oC, c3 = 2kJ.kg.độ. Hãy:

a) Tính nhiệt độ cân bằng của hỗn hợp

b) Tìm nhiệt lượng cần để làm nóng hỗn hợp đến 6 oC

Lời giải:

a) Phương trình cân bằng nhiệt:

Q1 + Q2 + Q3 = 0  => t = -19 oC

b) Nhiệt lượng cần để làm nóng hỗn hợp đến 6 oC là:

Q = (c1m1 + c2m2 + c3m3)(t-t’) = 1300kJ

Bài tập 6: Một ấm điện có ghi 220 V – 1000W được dùng với hiệu điện thế 220V để đun sôi 2l nước với nhiệt độ ban đầu là 10 oC. Hiệu suất đun sôi của ấm là 90%, trong đó nhiệt lượng cung cấp để có thể đun sôi nước được coi là có ích.

Tính nhiệt lượng cần cung cấp để có thể đun sôi lượng nước trên, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K

See also  Viết một đoạn văn ngắn về Vũng Tàu bằng Tiếng Anh lớp 9 | Myphamthucuc.vn

a) Tính nhiệt lượng của ấm điện đã tỏa ra khi đó

b) Tính thời gian cần thiết để có thể đun sôi lượng nước trên

Lời giải:

a) Nhiệt lượng cần cung cấp để có thể đun sôi lượng nước trên là:

Qi = m.c.∆t = 4200.2.(100-20) = 672000J

Khi đó nhiệt lượng mà ấm đã tỏa ra là:

H = Qi/Qtp ⇒ Qtp = Qi/H = 672000/(90/100) = 746700J

b) Thời gian cần thiết để đun sôi được lượng nước trên là: 

Qtp = A = P.t ⇒ t = Qtp/P = 746700/1000 ≈ 747s

Bài tập 7: Thùng nhôm có khối lượng 1,2 kg đựng 4kg nước ở 90 oC. Hãy tìm nhiệt lượng tỏa ra nếu nhiệt độ hạ xuống 30 oC. Biết nhôm có c2 = 0,92kJ.kg.độ và nước có c2 = 4,186kJ/kg,độ.

Lời giải:

Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiệt độ hạ xuống 30 oC là:

Q = Q1 + Q2 = c1m1(t1-t2) + c2m2(t1-t2) = 1,07.106 J

Bài tập 8: Một bếp điện khi hoạt động bình thường sẽ có điện trở R = 80Ω với cường độ dòng điện chạy qua bếp khi đó là I = 2,5A. Hãy tính nhiệt lượng mà bếp đã tỏa ra trong 1 giây.

Lời giải:

Nhiệt lượng mà bếp đã tỏa ra trong 1 giây: 

Q = I2.R.t = 2,52.80.1 = 500J

Bài tập 9: Một nhiệt lượng kế có chứa 2kg nước ở 15 oC. Cho vào nhiệt lượng kế một quả cân vằng đồng bằng đồng thau có khối lượng là 500g ở 100 oC. Hãy tìm nhiệt độ cân bằng của hệ. Vỏ nhiệt lượng kế được xem như không thu nhiệt. Biết nhiệt dung riêng của đồng là c1 = 3,68.102 j/kg.độ và c2 = 4,186kJ/kg.độ

Lời giải:

Ta có phương trình cân bằng nhiệt cho hệ:

Q1 + Q2 = 0  c1m1(t-t1) + c2m2(t-t2) = 0 =>  t = 16,8 oC

Bài tập 10: Một khối m = 50g hợp kim chì kẽm tại 136 oC được cho vào một nhiệt lượng kế, nhiệt dung 30J/độ, có chứa 100g nước ở 14 oC. Nhiệt độ cân bằng là 18 oC. Tính khối lượng của chì, kẽm. Biết được nhiệt dung riêng của nước là c = 4,2kJ/kg.độ, chì là c1 = 0,13kJ/kg.độ, kẽm c2 = 0,38kJ/kg,độ.

Lời giải:

Gọi m1, m2, m3 và m lần lượt là khối lượng của chì, kẽm, nhiệt lượng kế và nước

Và lần lượt t1, t2, t3 là nhiệt độ ban đầu của chì, kẽm, nhiệt lượng kế và nước.

T là nhiệt độ chung của hệ khi được cân bằng

Ta có phương trình cân bằng cho hệ: Q1 + Q2 + Q3 + Q = 0

⇔ C1m1(t-t1) +  c2m2(t-t2) + c3m3(t-t3) + cm(t-t) = 0

Trong đó: t1 = t2 = 136 oC; T3 = T4 = 14 oC. c3m3 = 30J/K; t = 18 oC; c1 = 0,13J/g.K; c2 = 0,38 J/g.K; c = 4,2J/g.K; m = 100g

=> 0,13.m1(18-136) + 0,38.m2(18-136) + 30(18-14) + 4,2.100(18-14) = 0

⇔ -15,34m1 – 44,84m2 + 1800 = 0 (1)

Mặt khác, ta có thêm: m1 + m2 = 50 (2)

Từ (1) và (2) ta được: m1 = 15g và m2 = 35g

Xem thêm bài viết thuộc chuyên mục: Học tập