Nhiệt dung riêng là một khái niệm quan trọng trong nhiệt động lực học, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật. Hiểu rõ về nhiệt dung riêng giúp chúng ta giải thích các hiện tượng liên quan đến nhiệt và tính toán lượng nhiệt cần thiết để thay đổi nhiệt độ của một vật.
Định Nghĩa và Công Thức Tính Nhiệt Lượng
Để hiểu rõ về nhiệt dung riêng, trước tiên ta cần nắm vững công thức tính nhiệt lượng:
Q = mcΔt
Trong đó:
- Q: Nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra của vật (J)
- m: Khối lượng của vật (kg)
- c: Nhiệt dung riêng của chất làm nên vật (J/kg.K)
- Δt: Độ thay đổi nhiệt độ (t₂ – t₁), với t₂ là nhiệt độ cuối và t₁ là nhiệt độ đầu (°C hoặc K)
Chọn Câu Đúng Khi Nói Về Nhiệt Dung Riêng
Nhiệt dung riêng (c) của một chất là lượng nhiệt cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1°C (hoặc 1 Kelvin). Do đó, khi Chọn Câu đúng Khi Nói Về Nhiệt Dung Riêng, ta cần tìm câu phát biểu chính xác nhất về định nghĩa này.
Ví dụ:
Câu hỏi: 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: B. Nhiệt dung riêng của một chất cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg chất đó tăng thêm 1°C.
Ứng Dụng của Nhiệt Dung Riêng
Nhiệt dung riêng có nhiều ứng dụng thực tế, bao gồm:
- Tính toán nhiệt lượng: Xác định lượng nhiệt cần thiết để đun nóng hoặc làm lạnh một vật.
- So sánh khả năng hấp thụ nhiệt: Chất nào có nhiệt dung riêng lớn hơn thì cần nhiều nhiệt lượng hơn để tăng nhiệt độ so với chất có nhiệt dung riêng nhỏ hơn (với cùng khối lượng và độ tăng nhiệt độ).
- Ứng dụng trong công nghiệp: Sử dụng các vật liệu có nhiệt dung riêng phù hợp trong các hệ thống làm mát, tản nhiệt, hoặc lưu trữ nhiệt.
- Giải thích hiện tượng tự nhiên: Giải thích tại sao nước biển có khả năng điều hòa nhiệt độ của các vùng ven biển tốt hơn so với đất liền (do nước có nhiệt dung riêng lớn hơn).
Bài Tập Vận Dụng
Để hiểu rõ hơn về cách áp dụng công thức và khái niệm nhiệt dung riêng, chúng ta cùng xem xét một số bài tập ví dụ:
Bài tập 1:
Để đun sôi 15 lít nước từ nhiệt độ ban đầu là 20°C, cần cung cấp một nhiệt lượng là bao nhiêu? Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.
Giải:
- Khối lượng nước: 15 lít = 15 kg
- Độ thay đổi nhiệt độ: Δt = 100°C – 20°C = 80°C
- Nhiệt lượng cần cung cấp: Q = mcΔt = 15 kg 4200 J/kg.K 80°C = 5,040,000 J = 5040 kJ
Bài tập 2:
Một ấm nhôm có khối lượng 300g chứa 0.5 lít nước ở nhiệt độ 25°C. Tính nhiệt lượng tối thiểu để đun sôi nước trong ấm. Biết nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K và của nước là 4200 J/kg.K.
Giải:
- Khối lượng ấm nhôm: m₁ = 0.3 kg
- Khối lượng nước: m₂ = 0.5 kg
- Độ thay đổi nhiệt độ: Δt = 100°C – 25°C = 75°C
- Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng ấm nhôm: Q₁ = m₁c₁Δt = 0.3 kg 880 J/kg.K 75°C = 19,800 J
- Nhiệt lượng cần thiết để đun nóng nước: Q₂ = m₂c₂Δt = 0.5 kg 4200 J/kg.K 75°C = 157,500 J
- Tổng nhiệt lượng cần thiết: Q = Q₁ + Q₂ = 19,800 J + 157,500 J = 177,300 J = 177.3 kJ
Bài tập 3:
Ảnh minh họa công thức Q = mcΔt để tính nhiệt lượng, với chú thích rõ ràng các đại lượng.
Đầu thép của một búa máy có khối lượng 15 kg nóng lên thêm 20°C sau 2 phút hoạt động. Biết rằng chỉ có 40% cơ năng của búa máy chuyển thành nhiệt năng của đầu búa. Tính công và công suất của búa. Nhiệt dung riêng của thép là 460 J/kg.K.
Giải:
- Nhiệt lượng tăng lên của búa: Q = mcΔt = 15 kg 460 J/kg.K 20°C = 138,000 J
- Công sinh ra của búa: A = Q / 40% = 138,000 J / 0.4 = 345,000 J
- Thời gian hoạt động: t = 2 phút = 120 giây
- Công suất của búa: P = A / t = 345,000 J / 120 s = 2,875 W
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Nhiệt Lượng
Nhiệt lượng mà một vật nhận được hay tỏa ra phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Khối lượng của vật: Khối lượng càng lớn, nhiệt lượng cần thiết để thay đổi nhiệt độ càng nhiều.
- Độ tăng (hoặc giảm) nhiệt độ của vật: Độ thay đổi nhiệt độ càng lớn, nhiệt lượng cần thiết càng nhiều.
- Nhiệt dung riêng của chất làm nên vật: Mỗi chất có một giá trị nhiệt dung riêng khác nhau, thể hiện khả năng hấp thụ nhiệt của chất đó.
Kết Luận
Hiểu rõ về nhiệt dung riêng và các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt lượng là rất quan trọng trong việc giải quyết các bài toán và ứng dụng liên quan đến nhiệt. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những kiến thức hữu ích và giúp bạn tự tin hơn khi “chọn câu đúng khi nói về nhiệt dung riêng”.
