Nhiệt lượng là gì? Phân loại biên độ nhiệt chi tiết (PHẢI XEM)

Khái niệm về nhiệt lượng, chúng ta đã được học từ lớp 7, lớp 8 trong môn vật lý học. Tuy nhiên, trong thực tế đời sống và công việc, đôi khi chúng ta lại quên mất những kiến thức cơ bản này

Khái niệm về nhiệt lượng, chúng ta đã được học từ lớp 7, lớp 8 trong môn vật lý học. Tuy nhiên, trong thực tế đời sống và công việc, đôi khi chúng ta lại quên mất những kiến thức cơ bản này. Vậy anh em có còn nhớ nhiệt lượng là gì? Cách tính như thế nào hay không?

Nếu không nhớ rõ thì anh em có thể tham khảo bài viết chi tiết từ A-Z dưới đây để ôn lại kiến thức một cách nhanh nhất và áp dụng chính xác trong công việc nhé!

Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật thể nhận được (thu vào) hay mất đi (tỏa ra) trong quá trình truyền nhiệt. Nói cách khác, nhiệt lượng chính là năng lượng nhiệt được chuyển từ vật này sang vật khác do sự chênh lệch nhiệt độ.

Một vật thể có khả năng thu nhiệt lượng vào để làm nóng lên sẽ phụ thuộc vào 3 yếu tố chính:

• Khối lượng của vật thể: Khối lượng càng lớn thì nhiệt lượng thu vào càng lớn.
• Mức độ tăng nhiệt độ: Độ tăng nhiệt độ càng cao thì nhiệt lượng thu vào càng nhiều.
• Chất cấu tạo nên vật thể: Mỗi chất liệu khác nhau sẽ có khả năng thu/tỏa nhiệt khác nhau (gọi là nhiệt dung riêng).

Trong tính toán vật lý, người ta quy ước nhiệt lượng được ký hiệu là Q. Đơn vị đo chuẩn của nhiệt lượng trong hệ SI là Joule (J). Ngoài ra còn có đơn vị Calo (cal), với 1 cal ≈ 4.186 J.

→ Đặc điểm và phân loại nhiệt lượng

Nhiệt lượng có những đặc điểm và phân loại quan trọng liên quan đến quá trình chuyển hóa năng lượng:

• Nhiệt lượng riêng cao (Higher heating value - HHV): Là nhiệt lượng tỏa ra khi thực hiện quá trình đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu, trong đó bao gồm cả nhiệt lượng tỏa ra khi hơi nước ngưng tụ (nhiệt ẩn hóa hơi).
• Nhiệt lượng riêng thấp (Lower heating value - LHV): Là nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu nhưng KHÔNG bao gồm nhiệt lượng tỏa ra từ việc ngưng tụ hơi nước (hơi nước bay đi mất). Đây là giá trị thường được dùng trong tính toán thực tế động cơ.

Các công thức tính nhiệt lượng

Để giải quyết các bài toán vật lý hay tính toán trong kỹ thuật, anh em cần nắm vững các công thức sau:

→ Công thức tính nhiệt lượng thu vào/tỏa ra (khi thay đổi nhiệt độ)

Trong đó:

• Q: Nhiệt lượng thu vào hoặc tỏa ra (Joule - J).
• m: Khối lượng của vật thể (kg).
• c: Nhiệt dung riêng của chất làm vật (J/kg.K).
• Δt: Độ biến thiên nhiệt độ (^oC hoặc K).
  • Δt = t₂ - t₁ (t₂ là nhiệt độ sau, t₁ là nhiệt độ đầu).
  • Nếu Δt > 0: Vật thu nhiệt (nóng lên).
  • Nếu Δt < 0: Vật tỏa nhiệt (lạnh đi).

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

Trong đó:

• Q: Nhiệt lượng tỏa ra (J).
• q: Năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg).
• m: Khối lượng nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn (kg).

→ Phương trình cân bằng nhiệt

Khi có sự trao đổi nhiệt giữa các vật (vật nóng truyền nhiệt cho vật lạnh) trong hệ kín (cô lập), ta có phương trình:

Trong đó:
- Q_{tỏa ra}: Tổng nhiệt lượng của các vật tỏa ra (vật nóng).
- Q_{thu vào}: Tổng nhiệt lượng của các vật thu vào (vật lạnh).

Dùng thiết bị nào để đo nhiệt lượng (nhiệt độ)?

Nhiệt lượng là đại lượng khó đo trực tiếp, thường được tính toán gián tiếp qua sự thay đổi nhiệt độ. Để đo nhiệt độ nhanh chóng và chính xác, anh em có thể sử dụng súng đo nhiệt độ hồng ngoại (hay máy đo nhiệt độ laser).

Thiết bị này có khả năng đo nhiệt độ từ xa mà không cần tiếp xúc trực tiếp với vật thể, rất an toàn và tiện lợi. Nó hoạt động dựa trên việc cảm nhận bức xạ hồng ngoại phát ra từ vật thể.

Lưu ý khi chọn súng đo nhiệt độ: Cần quan tâm đến tỷ lệ D:S (Distance to Spot ratio). Tỷ lệ này càng lớn (ví dụ 12:1, 50:1) thì súng có thể đo chính xác một điểm nhỏ ở khoảng cách càng xa.

Bài tập vận dụng về nhiệt lượng (Có lời giải)

Dưới đây là một số bài tập thực tế để anh em luyện tập và hiểu rõ hơn:

Bài 1: Để đun sôi 4kg nước từ 15^oC lên 100^oC đựng trong một cái thùng sắt nặng 2kg. Tính tổng nhiệt lượng cần thiết? (Biết c_sắt = 460 J/kg.K; c_nước = 4200 J/kg.K).

Giải:
- Nhiệt lượng nước thu vào: Q₁ = m₁.c₁.Δt = 4 * 4200 * (100-15) = 1.428.000 (J)
- Nhiệt lượng thùng sắt thu vào: Q₂ = m₂.c₂.Δt = 2 * 460 * (100-15) = 78.200 (J)
- Tổng nhiệt lượng: Q = Q₁ + Q₂ = 1.506.200 (J).

Bài 2: Thả một miếng sắt 0.3kg đã nung nóng tới 400^oC vào một bình nhôm nặng 1.8kg chứa 3kg nước ở 30^oC. Tính nhiệt độ khi cân bằng? (Bỏ qua mất mát nhiệt ra môi trường). Cho c_nhôm = 896 J/kg.K; c_nước = 4180 J/kg.K; c_sắt = 460 J/kg.K.

Giải:
Gọi t là nhiệt độ cân bằng.
- Nhiệt lượng sắt tỏa ra: Q_tỏa = 0.3 * 460 * (400 - t)
- Nhiệt lượng bình nhôm và nước thu vào: Q_thu = (1.8 * 896 + 3 * 4180) * (t - 30)
- Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt: Q_tỏa = Q_thu
=> 0.3 * 460 * (400 - t) = (1612.8 + 12540) * (t - 30)
=> Giải phương trình tìm t. (Kết quả xấp xỉ 33.5^oC).

Bài 3: Đun sôi 3 lít nước (m=3kg) từ 30^oC bằng ấm nhôm 0.5kg trên bếp than. Hiệu suất bếp là 35%. Tính lượng than cần dùng? (q_than = 27.10⁶ J/kg; c_nhôm = 880 J/kg.K; c_nước = 4200 J/kg.K).

Giải:
- Nhiệt lượng cần để đun sôi nước và ấm: Q_ích = (3*4200 + 0.5*880)*(100-30) = 912.800 (J)
- Nhiệt lượng toàn phần do than tỏa ra (do hiệu suất 35%): Q_tp = Q_ích / 35% = 912.800 / 0.35 ≈ 2.608.000 (J)
- Khối lượng than: m_than = Q_tp / q = 2.608.000 / 27.10⁶ ≈ 0.096 kg.

MUA NGAY HÀNG CÔNG NGHIỆP GIÁ TỐT TẠI MECSU

Tham khảo thêm tại Mecsu

>>> 100+ Mã Sản Phẩm Dây Rút: https://mecsu.vn/san-pham/day-rut-nhua.5op

>>> 1000+ Mã Sản Phẩm Đầu Cosse: https://mecsu.vn/san-pham/dau-cosse.Q1j

Mời anh em xem thêm các bài viết kỹ thuật khác:

• Biên độ nhiệt là gì? Phân loại biên độ nhiệt
• Máy gia nhiệt vòng bi – Khái niệm & Nguyên lý hoạt động
• Máy Oscilloscope (Máy hiện sóng) là gì? Cách sử dụng

Qua những thông tin về nhiệt lượng trên đây, mong rằng anh em có thể nhớ lại và hiểu sâu hơn về nó để áp dụng vào công việc và đời sống. Nếu còn thắc mắc nào, đùng ngại để lại bình luận nhé. Cảm ơn anh em đã theo dõi!