Công thức nào được sử dụng để xác định lượng nhiệt? Đề tài bài học: “Lượng nhiệt

1. Sự thay đổi nội năng khi thực hiện công được đặc trưng bởi khối lượng công, tức là công là thước đo độ biến thiên nội năng trong một quá trình nhất định. Sự thay đổi nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt được đặc trưng bởi một đại lượng gọi là lượng nhiệt.

Lượng nhiệt là sự thay đổi năng lượng bên trong của cơ thể trong quá trình truyền nhiệt mà không thực hiện công việc.

Lượng nhiệt được ký hiệu bằng chữ \(Q\) . Vì lượng nhiệt là thước đo sự thay đổi nội năng nên đơn vị của nó là joule (1 J).

Khi một cơ thể truyền một lượng nhiệt nhất định mà không thực hiện công, thì nội năng của nó sẽ tăng lên; nếu cơ thể tỏa ra một lượng nhiệt nhất định thì nội năng của nó sẽ giảm đi.

2. Nếu bạn đổ 100 g nước vào hai bình giống hệt nhau, một bình và 400 g vào bình kia ở cùng nhiệt độ và đặt chúng trên các đầu đốt giống nhau thì nước trong bình thứ nhất sẽ sôi sớm hơn. Do đó, khối lượng của vật thể càng lớn thì lượng nhiệt cần thiết để nóng lên càng lớn. Điều này cũng đúng với việc làm mát: khi một vật có khối lượng lớn hơn được làm mát, nó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt lớn hơn. Những vật thể này được làm từ cùng một chất và chúng nóng lên hoặc nguội đi ở cùng một số độ.

3. Nếu bây giờ chúng ta đun nóng 100 g nước từ 30 đến 60 °C, tức là. ở 30°C, và sau đó lên tới 100°C, tức là lên 70 °C, thì trong trường hợp đầu tiên sẽ mất ít thời gian để nóng lên hơn so với trường hợp thứ hai, và theo đó, đun nóng nước lên 30 °C sẽ cần ít nhiệt hơn so với đun nước ở 70 °C. Do đó, lượng nhiệt tỷ lệ thuận với chênh lệch giữa nhiệt độ cuối cùng \((t_2\,^\circ C) \) và ban đầu \((t_1\,^\circ C) \) nhiệt độ: \( Q\sim(t_2- t_1) \) .

4. Nếu bây giờ bạn đổ 100 g nước vào một bình, rồi đổ một ít nước vào một bình khác giống hệt và đặt vào đó một vật kim loại sao cho khối lượng của nó và khối lượng của nước là 100 g, rồi đun nóng các bình trên những viên gạch giống nhau, thì bạn sẽ nhận thấy rằng trong một bình chỉ chứa nước sẽ có nhiệt độ thấp hơn bình chứa nước và thân kim loại. Vì vậy, để nhiệt độ của các vật ở cả hai bình bằng nhau thì nhiệt lượng truyền vào nước nhiều hơn nhiệt truyền vào nước và thân kim loại. Vì vậy, lượng nhiệt cần thiết để làm nóng cơ thể phụ thuộc vào loại chất tạo nên cơ thể.

5. Sự phụ thuộc của lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật vào loại chất được đặc trưng bởi một đại lượng vật lý gọi là nhiệt dung riêng của một chất.

Một đại lượng vật lý bằng lượng nhiệt cần truyền cho 1 kg một chất để làm nóng nó lên 1 ° C (hoặc 1 K) được gọi là nhiệt dung riêng của chất đó.

1 kg vật chất tỏa ra cùng một lượng nhiệt khi nguội đi 1°C.

Nhiệt dung riêng được ký hiệu bằng chữ \(c\) . Đơn vị của nhiệt dung riêng là 1 J/kg °C hoặc 1 J/kg K.

Nhiệt dung riêng của các chất được xác định bằng thực nghiệm. Chất lỏng có nhiệt dung riêng cao hơn kim loại; Nước có nhiệt dung riêng cao nhất, vàng có nhiệt dung riêng rất nhỏ.

Nhiệt dung riêng của chì là 140 J/kg C. Điều này có nghĩa là để đun nóng 1 kg chì lên 1 °C thì cần tiêu tốn một lượng nhiệt là 140 J. Lượng nhiệt tương tự sẽ toả ra khi 1 kg nước nguội đi 1 °C.

Vì lượng nhiệt bằng độ biến thiên nội năng của cơ thể nên chúng ta có thể nói rằng nhiệt dung riêng cho biết nội năng của 1 kg một chất thay đổi bao nhiêu khi nhiệt độ của nó thay đổi 1 °C. Cụ thể, nội năng của 1 kg chì tăng 140 J khi nóng lên 1°C và giảm 140 J khi nguội đi.

Lượng nhiệt \(Q \) cần thiết để làm nóng một vật có khối lượng \(m \) từ nhiệt độ \((t_1\,^\circ C) \) đến nhiệt độ \((t_2\,^\ Circ C) \) bằng tích của nhiệt dung riêng của chất, khối lượng cơ thể và chênh lệch giữa nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu, tức là.

\[ Q=cm(t_2()^\circ-t_1()^\circ) \]

Công thức tương tự được sử dụng để tính lượng nhiệt mà cơ thể tỏa ra khi làm mát. Chỉ trong trường hợp này, nhiệt độ cuối cùng mới được trừ đi khỏi nhiệt độ ban đầu, tức là. Trừ nhiệt độ nhỏ hơn từ nhiệt độ lớn hơn.

6. Ví dụ về giải pháp vấn đề. Đổ 100 g nước ở nhiệt độ 20°C vào cốc chứa 200 g nước ở nhiệt độ 80°C. Sau đó nhiệt độ trong bình đạt tới 60°C. Hỏi nước lạnh đã nhận bao nhiêu nhiệt lượng và nước nóng tỏa ra bao nhiêu nhiệt lượng?

Khi giải quyết một vấn đề, bạn phải thực hiện chuỗi hành động sau:

viết ngắn gọn các điều kiện của vấn đề;
chuyển đổi các giá trị đại lượng sang SI;
phân tích vấn đề, xác định vật nào tham gia trao đổi nhiệt, vật nào toả năng lượng và vật nào nhận;
giải bài toán ở dạng tổng quát;
thực hiện các phép tính;
phân tích câu trả lời nhận được.

1. tình trạng vấn đề.

Được cho:
\(m_1 \) = 200 g
\(m_2\) = 100 g
\(t_1 \) = 80 °C
\(t_2 \) = 20 °C
\(t\) = 60 °C
______________

\(Q_1 \) — ? \(Q_2 \) — ?
\(c_1 \) = 4200 J/kg °C

2. SI:\(m_1\) = 0,2 kg; \(m_2\) = 0,1kg.

3. Phân tích nhiệm vụ. Bài toán mô tả quá trình trao đổi nhiệt giữa nước nóng và nước lạnh. Nước nóng tỏa ra một lượng nhiệt \(Q_1 \) và nguội đi từ nhiệt độ \(t_1 \) đến nhiệt độ \(t \) . Nước lạnh nhận lượng nhiệt \(Q_2 \) và được làm nóng từ nhiệt độ \(t_2 \) đến nhiệt độ \(t \) .

4. Giải bài toán ở dạng tổng quát. Lượng nhiệt do nước nóng tỏa ra được tính theo công thức: \(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) .

Lượng nhiệt mà nước lạnh nhận được được tính theo công thức: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) .

5. Tính toán.
\(Q_1 \) = 4200 J/kg · °С · 0,2 kg · 20 °С = 16800 J
\(Q_2\) = 4200 J/kg °C 0,1 kg 40 °C = 16800 J

6. Câu trả lời là lượng nhiệt tỏa ra từ nước nóng bằng lượng nhiệt mà nước lạnh nhận được. Trong trường hợp này, một tình huống lý tưởng hóa đã được xem xét và người ta không tính đến việc một lượng nhiệt nhất định được sử dụng để làm nóng tấm kính chứa nước và không khí xung quanh. Trên thực tế, lượng nhiệt tỏa ra từ nước nóng lớn hơn lượng nhiệt mà nước lạnh nhận được.

Phần 1

1. Nhiệt dung riêng của bạc là 250 J/(kg°C). Điều này có nghĩa là gì?

1) Khi 1 kg bạc nguội ở nhiệt độ 250°C thì tỏa ra một lượng nhiệt 1 J
2) Khi 250 kg bạc nguội đi 1°C thì tỏa ra một lượng nhiệt 1 J
3) Khi 250 kg bạc nguội đi 1°C thì hấp thụ một lượng nhiệt 1 J
4) Khi 1 kg bạc nguội đi 1°C thì tỏa ra một lượng nhiệt 250 J

2. Nhiệt dung riêng của kẽm là 400 J/(kg°C). Điều này có nghĩa là

1) Khi nung 1 kg kẽm ở nhiệt độ 400°C thì nội năng của nó tăng thêm 1 J
2) khi 400 kg kẽm được nung nóng thêm 1°C thì nội năng của nó tăng thêm 1 J
3) để đun nóng 400 kg kẽm lên 1°C cần tiêu tốn 1 J năng lượng
4) Khi nung 1 kg kẽm lên 1°C thì nội năng của nó tăng thêm 400 J

3. Khi truyền lượng nhiệt \(Q \) sang một vật rắn có khối lượng \(m \) , nhiệt độ cơ thể tăng lên \(\Delta t^\circ \) . Biểu thức nào sau đây xác định nhiệt dung riêng của vật này?

1) \(\frac(m\Delta t^\circ)(Q) \)
2) \(\frac(Q)(m\Delta t^\circ) \)
3) \(\frac(Q)(\Delta t^\circ) \)
4) \(Qm\Delta t^\circ \)

4. Hình vẽ biểu diễn sự phụ thuộc của lượng nhiệt cần thiết để làm nóng hai vật (1 và 2) có cùng khối lượng vào nhiệt độ. So sánh các giá trị nhiệt dung riêng (\(c_1 \) và \(c_2 \) ) của các chất tạo nên các vật này.

1) \(c_1=c_2 \)
2) \(c_1>c_2 \)
3)\(c_1 4) câu trả lời phụ thuộc vào giá trị khối lượng của các vật thể

5. Biểu đồ cho thấy lượng nhiệt truyền cho hai vật có khối lượng bằng nhau khi nhiệt độ của chúng thay đổi cùng một số độ. Mối quan hệ nào là đúng đối với nhiệt dung riêng của các chất tạo nên vật thể?

1) \(c_1=c_2\)
2) \(c_1=3c_2\)
3) \(c_2=3c_1\)
4) \(c_2=2c_1\)

6. Trên hình vẽ là đồ thị nhiệt độ của một vật rắn phụ thuộc vào lượng nhiệt nó toả ra. Trọng lượng cơ thể 4kg. Nhiệt dung riêng của vật đó là bao nhiêu?

1) 500 J/(kg°C)
2) 250 J/(kg°C)
3) 125 J/(kg°C)
4) 100 J/(kg°C)

7. Khi đun nóng một chất kết tinh nặng 100 g, người ta đo nhiệt độ của chất đó và lượng nhiệt truyền cho chất đó. Dữ liệu đo được trình bày dưới dạng bảng. Giả sử rằng tổn thất năng lượng có thể bỏ qua, hãy xác định nhiệt dung riêng của chất ở trạng thái rắn.

1) 192 J/(kg°C)
2) 240 J/(kg°C)
3) 576 J/(kg°C)
4) 480 J/(kg°C)

8. Để đun nóng 192 g molypden lên 1 K, bạn cần truyền một lượng nhiệt 48 J cho nó. Nhiệt dung riêng của chất này là bao nhiêu?

1) 250 J/(kg K)
2) 24 J/(kg K)
3) 4·10 -3 J/(kg K)
4) 0,92 J/(kg K)

9. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun nóng 100 g chì từ 27 lên 47°C?

1) 390J
2) 26 kJ
3) 260J
4) 390 kJ

10. Làm nóng một viên gạch từ 20 đến 85 °C cần lượng nhiệt tương đương với việc đun nóng nước có cùng khối lượng lên 13 °C. Nhiệt dung riêng của viên gạch là

1) 840 J/(kg K)
2) 21000 J/(kg K)
3) 2100 J/(kg K)
4) 1680 J/(kg K)

11. Từ danh sách các câu dưới đây, hãy chọn hai câu đúng và viết số của chúng vào bảng.

1) Lượng nhiệt mà một vật nhận được khi nhiệt độ của nó tăng lên một số độ nhất định bằng lượng nhiệt mà vật đó toả ra khi nhiệt độ của nó giảm đi một số độ tương ứng.
2) Khi một vật nguội đi thì nội năng của vật đó tăng lên.
3) Lượng nhiệt mà một chất nhận được khi đun nóng được sử dụng chủ yếu để tăng động năng của các phân tử của nó.
4) Lượng nhiệt mà một chất nhận được khi đun nóng được sử dụng chủ yếu để tăng thế năng tương tác giữa các phân tử của nó
5) Nội năng của vật chỉ có thể thay đổi bằng cách truyền cho nó một lượng nhiệt nhất định

12. Bảng trình bày kết quả đo khối lượng \(m\) , sự thay đổi nhiệt độ \(\Delta t\) và lượng nhiệt \(Q\) tỏa ra trong quá trình làm mát xi lanh làm bằng đồng hoặc nhôm .

Những phát biểu nào tương ứng với kết quả thí nghiệm? Chọn hai cái đúng từ danh sách được cung cấp. Hãy chỉ ra số lượng của chúng. Dựa trên các phép đo được thực hiện, có thể lập luận rằng lượng nhiệt thoát ra trong quá trình làm mát

1) phụ thuộc vào chất làm nên hình trụ.
2) không phụ thuộc vào chất làm nên hình trụ.
3) tăng khi khối lượng xi lanh tăng.
4) tăng khi chênh lệch nhiệt độ tăng.
5) nhiệt dung riêng của nhôm lớn hơn nhiệt dung riêng của thiếc 4 lần.

Phần 2

C1. Một vật rắn có khối lượng 2 kg được đặt vào lò nung có công suất 2 kW và bắt đầu nóng lên. Hình vẽ cho thấy sự phụ thuộc của nhiệt độ \(t\) của vật này vào thời gian gia nhiệt \(\tau \) . Nhiệt dung riêng của chất đó là bao nhiêu?

1) 400 J/(kg°C)
2) 200 J/(kg°C)
3) 40 J/(kg°C)
4) 20 J/(kg°C)

Câu trả lời

Sự thay đổi nội năng khi thực hiện công được đặc trưng bởi khối lượng công, tức là công là thước đo độ biến thiên nội năng trong một quá trình nhất định. Sự thay đổi nội năng của cơ thể trong quá trình truyền nhiệt được đặc trưng bởi một đại lượng gọi là lượng nhiệt.

là sự thay đổi nội năng của vật trong quá trình truyền nhiệt mà không thực hiện công. Lượng nhiệt được biểu thị bằng chữ cái Q .

Công, nội năng và nhiệt được đo bằng cùng đơn vị - joules ( J), giống như bất kỳ loại năng lượng nào.

Trong các phép đo nhiệt, một đơn vị năng lượng đặc biệt trước đây được sử dụng làm đơn vị lượng nhiệt - calo ( phân), bằng lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 1 gam nước lên 1 độ C (chính xác hơn là từ 19,5 đến 20,5 ° C). Đặc biệt, đơn vị này hiện đang được sử dụng khi tính toán mức tiêu thụ nhiệt (nhiệt năng) trong các tòa nhà chung cư. Tương đương cơ học của nhiệt đã được thiết lập bằng thực nghiệm - mối quan hệ giữa calo và joule: 1 calo = 4,2 J.

Nếu bạn đổ 100 g nước vào hai bình giống hệt nhau, một bình và 400 g vào bình kia ở cùng nhiệt độ và đặt chúng trên các đầu đốt giống nhau thì nước trong bình thứ nhất sẽ sôi sớm hơn. Do đó, khối lượng cơ thể càng lớn thì lượng nhiệt cần để làm ấm càng lớn. Việc làm mát cũng vậy.

Lượng nhiệt cần thiết để làm nóng cơ thể cũng phụ thuộc vào loại chất mà cơ thể được tạo ra. Sự phụ thuộc của lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật vào loại chất được đặc trưng bởi một đại lượng vật lý gọi là nhiệt dung riêng chất.

là đại lượng vật lý bằng lượng nhiệt cần truyền cho 1 kg một chất để làm nóng nó thêm 1 °C (hoặc 1 K). 1 kg vật chất tỏa ra một lượng nhiệt như nhau khi nguội đi 1°C.

Nhiệt dung riêng được ký hiệu bằng chữ cái Với. Đơn vị của nhiệt dung riêng là 1 J/kg °C hoặc 1 J/kg °K.

Vì lượng nhiệt bằng độ biến thiên nội năng của cơ thể nên có thể nói rằng nhiệt dung riêng cho biết nội năng thay đổi bao nhiêu 1 kg chất khi nhiệt độ của nó thay đổi 1°C. Cụ thể, nội năng của 1 kg chì tăng 140 J khi nóng lên 1°C và giảm 140 J khi nguội đi.

Q cần thiết để làm nóng một vật có khối lượng tôi về nhiệt độ t 1 °С lên đến nhiệt độ t 2 °С, bằng tích của nhiệt dung riêng của chất, khối lượng cơ thể và chênh lệch giữa nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu, tức là

Q = c ∙ m (t 2 - t 1)

Đây là bản tóm tắt của chủ đề “Lượng nhiệt. Nhiệt dung riêng". Chọn bước tiếp theo:

Đi tới bản tóm tắt tiếp theo:

Trong bài học này, chúng ta sẽ học cách tính lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật hoặc toả ra khi nguội. Để làm được điều này chúng ta sẽ tổng hợp lại những kiến thức đã thu được ở các bài học trước.

Ngoài ra, chúng ta sẽ học cách sử dụng công thức tính lượng nhiệt, biểu thị các đại lượng còn lại từ công thức này và tính toán chúng khi biết các đại lượng khác. Một ví dụ về bài toán tìm lời giải tính lượng nhiệt cũng sẽ được xem xét.

Bài học này được dành để tính lượng nhiệt khi vật nóng lên hoặc tỏa ra khi nguội đi.

Khả năng tính toán lượng nhiệt cần thiết là rất quan trọng. Điều này có thể cần thiết, ví dụ, khi tính toán lượng nhiệt cần truyền vào nước để sưởi ấm căn phòng.

Cơm. 1. Lượng nhiệt phải truyền vào nước để sưởi ấm căn phòng

Hoặc để tính lượng nhiệt tỏa ra khi đốt nhiên liệu ở các động cơ khác nhau:

Cơm. 2. Lượng nhiệt tỏa ra khi đốt nhiên liệu trong động cơ

Kiến thức này cũng cần thiết, ví dụ, để xác định lượng nhiệt do Mặt trời giải phóng và rơi xuống Trái đất:

Cơm. 3. Lượng nhiệt do Mặt trời tỏa ra và rơi xuống Trái đất

Để tính lượng nhiệt, bạn cần biết ba điều (Hình 4):

trọng lượng cơ thể (thường có thể được đo bằng cân);
sự chênh lệch nhiệt độ mà vật thể phải được làm nóng hoặc làm mát (thường được đo bằng nhiệt kế);
nhiệt dung riêng của cơ thể (có thể xác định được từ bảng).

Cơm. 4. Những điều bạn cần biết để xác định

Công thức tính lượng nhiệt như sau:

Các đại lượng sau đây xuất hiện trong công thức này:

Lượng nhiệt đo bằng joules (J);

Nhiệt dung riêng của một chất được đo bằng ;

- chênh lệch nhiệt độ, được đo bằng độ C ().

Hãy xem xét vấn đề tính lượng nhiệt.

Nhiệm vụ

Một cốc đồng có khối lượng gam chứa nước có thể tích lít ở nhiệt độ. Phải truyền bao nhiêu nhiệt lượng cho một cốc nước để nhiệt độ của nó bằng?

Cơm. 5. Minh họa điều kiện bài toán

Đầu tiên chúng ta viết ra một điều kiện ngắn ( Được cho) và chuyển đổi tất cả các đại lượng sang hệ thống quốc tế (SI).

*Được cho:*	SI

*Tìm thấy:*

Giải pháp:

Đầu tiên, hãy xác định xem chúng ta cần những đại lượng nào khác để giải bài toán này. Sử dụng bảng nhiệt dung riêng (Bảng 1) ta tìm được (nhiệt dung riêng của đồng, vì ở điều kiện thủy tinh là đồng), (nhiệt dung riêng của nước, vì ở điều kiện có nước trong thủy tinh). Ngoài ra, chúng ta biết rằng để tính lượng nhiệt chúng ta cần một khối lượng nước. Theo điều kiện, chúng tôi chỉ được cung cấp khối lượng. Do đó, từ bảng ta lấy mật độ của nước: (Bảng 2).

Bàn 1. Nhiệt dung riêng của một số chất

Bàn 2. Mật độ của một số chất lỏng

Bây giờ chúng tôi có mọi thứ chúng tôi cần để giải quyết vấn đề này.

Lưu ý rằng lượng nhiệt cuối cùng sẽ bao gồm tổng lượng nhiệt cần thiết để làm nóng tấm đồng và lượng nhiệt cần thiết để làm nóng nước trong đó:

Trước tiên hãy tính lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một tấm kính đồng:

Trước khi tính nhiệt lượng cần thiết để làm nóng nước, chúng ta hãy tính khối lượng của nước bằng công thức chúng ta đã quen thuộc ở lớp 7:

Bây giờ chúng ta có thể tính toán:

Sau đó chúng ta có thể tính toán:

Chúng ta hãy nhớ kilôgam có nghĩa là gì. Tiền tố "kilo" có nghĩa là .

Trả lời:.

Để thuận tiện cho việc giải các bài toán tìm lượng nhiệt (còn gọi là bài toán trực tiếp) và các đại lượng liên quan đến khái niệm này, bạn có thể sử dụng bảng sau.

số lượng yêu cầu	chỉ định	Đơn vị đo lường	Công thức cơ bản	Công thức tính số lượng
Lượng nhiệt

(hoặc truyền nhiệt).

Nhiệt dung riêng của một chất.

công suất nhiệt- đây là lượng nhiệt mà cơ thể hấp thụ khi nóng lên 1 độ.

Nhiệt dung của một vật được ký hiệu bằng chữ Latinh in hoa VỚI.

Nhiệt dung của cơ thể phụ thuộc vào gì? Trước hết, từ khối lượng của nó. Rõ ràng là đun nóng, ví dụ, 1 kg nước sẽ cần nhiều nhiệt hơn đun nóng 200 gam.

Còn loại chất thì sao? Hãy làm một thí nghiệm. Chúng ta hãy lấy hai bình giống hệt nhau và sau khi đổ nước nặng 400 g vào một trong số chúng và dầu thực vật nặng 400 g vào một trong số chúng, chúng ta sẽ bắt đầu đun nóng chúng bằng các đầu đốt giống hệt nhau. Quan sát chỉ số nhiệt kế, chúng ta sẽ thấy dầu nóng lên nhanh chóng. Để đun nóng nước và dầu đến cùng nhiệt độ, nước phải được đun nóng lâu hơn. Nhưng chúng ta đun nóng nước càng lâu thì nhiệt lượng nhận được từ đầu đốt càng nhiều.

Do đó, đun nóng cùng một khối lượng các chất khác nhau đến cùng một nhiệt độ đòi hỏi lượng nhiệt khác nhau. Lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một cơ thể và do đó, khả năng sinh nhiệt của nó phụ thuộc vào loại chất cấu tạo nên cơ thể.

Vì vậy, ví dụ, để tăng nhiệt độ của nước nặng 1 kg lên 1°C, cần một lượng nhiệt bằng 4200 J, và để đun nóng cùng một khối lượng dầu hướng dương lên 1°C, một lượng nhiệt bằng Cần 1700 J.

Một đại lượng vật lý biểu thị lượng nhiệt cần thiết để làm nóng 1 kg một chất lên 1 ºС được gọi là nhiệt dung riêng của chất này.

Mỗi chất có nhiệt dung riêng, được ký hiệu bằng chữ Latinh c và được đo bằng joules trên kilogam độ (J/(kg °C)).

Nhiệt dung riêng của cùng một chất ở các trạng thái kết tụ khác nhau (rắn, lỏng và khí) là khác nhau. Ví dụ, nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/(kg °C), nhiệt dung riêng của nước đá là 2100 J/(kg °C); nhôm ở trạng thái rắn có nhiệt dung riêng là 920 J/(kg - ° C) và ở trạng thái lỏng - 1080 J/(kg - ° C).

Lưu ý rằng nước có nhiệt dung riêng rất cao. Do đó, nước ở biển và đại dương nóng lên vào mùa hè sẽ hấp thụ một lượng nhiệt lớn từ không khí. Nhờ đó, ở những nơi gần vùng nước lớn, mùa hè không nóng như ở những nơi xa mặt nước.

Tính lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật thể hoặc được nó giải phóng trong quá trình làm mát.

Từ những điều trên, rõ ràng là lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một cơ thể phụ thuộc vào loại chất tạo nên cơ thể đó (tức là nhiệt dung riêng của nó) và vào khối lượng của cơ thể. Cũng rõ ràng là lượng nhiệt phụ thuộc vào việc chúng ta sẽ tăng nhiệt độ cơ thể lên bao nhiêu độ.

Vì vậy, để xác định lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật thể hoặc được nó giải phóng trong quá trình làm mát, bạn cần nhân nhiệt dung riêng của vật thể với khối lượng của nó và với chênh lệch giữa nhiệt độ cuối cùng và nhiệt độ ban đầu của nó:

Q = cmt (t 2 - t 1 ) ,

Ở đâu Q- lượng nhiệt, c- nhiệt dung riêng, tôi- trọng lượng cơ thể, t 1 - nhiệt độ ban đầu, t 2 - nhiệt độ cuối cùng.

Khi cơ thể nóng lên t 2 > t 1 và do đó Q > 0 . Khi cơ thể nguội đi t 2i< t 1 và do đó Q< 0 .

Nếu biết nhiệt dung của toàn bộ cơ thể VỚI, Qđược xác định bởi công thức:

Q = C (t 2 - t 1 ) .

Nội năng của cơ thể có thể thay đổi do tác dụng của ngoại lực. Để mô tả sự thay đổi nội năng trong quá trình truyền nhiệt, người ta đưa ra một đại lượng gọi là lượng nhiệt và ký hiệu là Q.

Trong hệ thống quốc tế, đơn vị của nhiệt, cũng như công và năng lượng, là joule: = = = 1 J.

Trong thực tế, đôi khi người ta sử dụng đơn vị nhiệt lượng không mang tính hệ thống - calo. 1 calo. = 4,2J.

Cần lưu ý rằng thuật ngữ “lượng nhiệt” là không may. Nó được giới thiệu vào thời điểm người ta tin rằng cơ thể chứa một chất lỏng không trọng lượng, khó nắm bắt nhất định - calo. Quá trình trao đổi nhiệt được cho là bao gồm thực tế là calo truyền từ cơ thể này sang cơ thể khác sẽ mang theo một lượng nhiệt nhất định. Bây giờ, khi biết những kiến thức cơ bản về lý thuyết động học phân tử về cấu tạo của vật chất, chúng ta hiểu rằng trong cơ thể không có calo, cơ chế biến đổi nội năng của cơ thể là khác nhau. Tuy nhiên, sức mạnh của truyền thống là rất lớn và chúng ta tiếp tục sử dụng một thuật ngữ được đưa ra trên cơ sở những quan niệm sai lầm về bản chất của nhiệt. Đồng thời, hiểu rõ bản chất của quá trình truyền nhiệt, không nên bỏ qua hoàn toàn những quan niệm sai lầm về nó. Ngược lại, bằng cách vẽ ra sự tương tự giữa dòng nhiệt và dòng chất lỏng giả định calo, lượng nhiệt và lượng calo, khi giải một số loại vấn đề nhất định, có thể hình dung các quá trình đang diễn ra và một cách chính xác. giải quyết các vấn đề. Cuối cùng, các phương trình đúng mô tả các quá trình truyền nhiệt đã từng thu được dựa trên những ý tưởng sai lầm về caloric như một chất mang nhiệt.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn các quá trình có thể xảy ra do trao đổi nhiệt.

Đổ một ít nước vào ống nghiệm và đậy nắp lại. Chúng tôi treo ống nghiệm từ một thanh cố định trên giá đỡ và đặt ngọn lửa trần bên dưới nó. Ống nghiệm nhận được một lượng nhiệt nhất định từ ngọn lửa và nhiệt độ của chất lỏng trong đó tăng lên. Khi nhiệt độ tăng, nội năng của chất lỏng tăng. Một quá trình bốc hơi mạnh mẽ xảy ra. Hơi chất lỏng giãn nở thực hiện công cơ học để đẩy nút ra khỏi ống nghiệm.

Chúng ta hãy tiến hành một thí nghiệm khác với mô hình một khẩu pháo được làm từ một đoạn ống đồng, gắn trên một chiếc xe đẩy. Ở một bên, ống được đóng chặt bằng nút ebonite có ghim xuyên qua. Dây điện được hàn vào chốt và ống, kết thúc ở các đầu nối để có thể cung cấp điện áp từ mạng lưới chiếu sáng. Do đó, mô hình pháo là một loại nồi hơi điện.

Đổ một ít nước vào nòng súng và đóng ống bằng nút cao su. Hãy kết nối súng với nguồn điện. Dòng điện chạy qua nước làm nó nóng lên. Nước sôi, dẫn đến sự hình thành hơi nước mạnh. Áp suất của hơi nước tăng lên và cuối cùng chúng thực hiện công việc đẩy nút ra khỏi nòng súng.

Súng do bị giật sẽ lăn đi theo hướng ngược lại với hướng phóng ra của phích cắm.

Cả hai kinh nghiệm được thống nhất bởi các trường hợp sau đây. Trong quá trình làm nóng chất lỏng theo nhiều cách khác nhau, nhiệt độ của chất lỏng và theo đó, năng lượng bên trong của nó tăng lên. Để chất lỏng sôi và bay hơi mạnh, cần phải tiếp tục đun nóng.

Hơi lỏng, do nội năng của chúng, thực hiện công cơ học.

Chúng tôi nghiên cứu sự phụ thuộc của lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật thể vào khối lượng của nó, sự thay đổi nhiệt độ và loại chất. Để nghiên cứu những sự phụ thuộc này, chúng ta sẽ sử dụng nước và dầu. (Để đo nhiệt độ trong thí nghiệm, người ta sử dụng nhiệt kế điện làm bằng cặp nhiệt điện nối với điện kế gương. Một điểm nối cặp nhiệt điện được hạ xuống bình chứa nước lạnh để đảm bảo nhiệt độ không đổi. Điểm nối cặp nhiệt điện còn lại đo nhiệt độ của chất lỏng đang nghiên cứu).

Trải nghiệm bao gồm ba chuỗi. Trong loạt bài đầu tiên, đối với khối lượng không đổi của một chất lỏng cụ thể (trong trường hợp của chúng ta là nước), người ta nghiên cứu sự phụ thuộc của lượng nhiệt cần thiết để làm nóng nó vào sự thay đổi nhiệt độ. Chúng ta sẽ đánh giá lượng nhiệt mà chất lỏng nhận được từ lò sưởi (bếp điện) theo thời gian đun nóng, giả sử rằng có mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa chúng. Để kết quả thí nghiệm phù hợp với giả định này, cần đảm bảo dòng nhiệt ổn định từ bếp điện đến vật được làm nóng. Để làm điều này, bếp điện đã được bật trước để khi bắt đầu thí nghiệm, nhiệt độ bề mặt của bếp không còn thay đổi. Để làm nóng chất lỏng đồng đều hơn trong quá trình thí nghiệm, chúng tôi sẽ khuấy nó bằng chính cặp nhiệt điện. Chúng tôi sẽ ghi lại các chỉ số nhiệt kế đều đặn cho đến khi điểm sáng chạm tới mép của thang đo.

Chúng ta hãy kết luận: có một mối quan hệ tỉ lệ thuận giữa lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật và sự thay đổi nhiệt độ của nó.

Trong loạt thí nghiệm thứ hai, chúng ta sẽ so sánh lượng nhiệt cần thiết để làm nóng các chất lỏng giống hệt nhau có khối lượng khác nhau khi nhiệt độ của chúng thay đổi một lượng như nhau.

Để thuận tiện cho việc so sánh các giá trị thu được, khối lượng nước ở thí nghiệm thứ hai sẽ lấy nhỏ hơn hai lần so với ở thí nghiệm thứ nhất.

Chúng tôi sẽ lại ghi lại các chỉ số nhiệt kế đều đặn.

So sánh kết quả của thí nghiệm thứ nhất và thứ hai, có thể rút ra kết luận sau.

Trong loạt thí nghiệm thứ ba, chúng ta sẽ so sánh lượng nhiệt cần thiết để làm nóng những khối lượng bằng nhau của các chất lỏng khác nhau khi nhiệt độ của chúng thay đổi một lượng như nhau.

Chúng ta sẽ đun nóng dầu trên bếp điện, khối lượng của dầu bằng khối lượng nước trong thí nghiệm thứ nhất. Chúng tôi sẽ ghi lại các chỉ số nhiệt kế đều đặn.

Kết quả thí nghiệm xác nhận kết luận rằng lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật tỷ lệ thuận với sự thay đổi nhiệt độ của nó và ngoài ra, còn cho thấy sự phụ thuộc của lượng nhiệt này vào loại chất.

Vì thí nghiệm sử dụng dầu, có khối lượng riêng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, và đun nóng dầu đến một nhiệt độ nhất định cần ít nhiệt hơn đun nóng nước, nên có thể giả định rằng lượng nhiệt cần thiết để làm nóng một vật phụ thuộc vào nhiệt lượng của nó. Tỉ trọng.

Để kiểm tra giả định này, chúng ta sẽ đồng thời đun nóng các khối lượng nước, parafin và đồng bằng nhau trên lò sưởi có công suất không đổi.

Sau cùng thời gian, nhiệt độ của đồng xấp xỉ 10 lần và parafin cao hơn nhiệt độ của nước khoảng 2 lần.

Nhưng đồng có mật độ cao hơn và parafin có mật độ thấp hơn nước.

Kinh nghiệm cho thấy rằng đại lượng đặc trưng cho tốc độ thay đổi nhiệt độ của các chất tạo nên các vật tham gia vào quá trình trao đổi nhiệt không phải là mật độ. Đại lượng này gọi là nhiệt dung riêng của một chất và được ký hiệu là c.

Một thiết bị đặc biệt được sử dụng để so sánh nhiệt dung riêng của các chất khác nhau. Thiết bị này bao gồm các giá đỡ trong đó một tấm parafin mỏng và một dải có các thanh xuyên qua được gắn vào. Các ống trụ bằng nhôm, thép và đồng thau có khối lượng bằng nhau được cố định ở hai đầu thanh.

Chúng ta hãy làm nóng các hình trụ đến cùng nhiệt độ bằng cách ngâm chúng vào bình có nước đứng trên bếp nóng. Chúng tôi cố định các bình chứa nóng vào giá đỡ và nhả chúng ra khỏi dây buộc. Các hình trụ đồng thời chạm vào tấm parafin và làm tan chảy parafin, bắt đầu chìm vào đó. Độ sâu ngâm của các hình trụ có cùng khối lượng vào tấm parafin, khi nhiệt độ của chúng thay đổi như nhau thì sẽ khác nhau.

Kinh nghiệm cho thấy nhiệt dung riêng của nhôm, thép và đồng thau là khác nhau.

Sau khi thực hiện các thí nghiệm thích hợp với sự nóng chảy của chất rắn, sự bay hơi của chất lỏng và quá trình đốt cháy nhiên liệu, chúng tôi thu được các phụ thuộc định lượng sau đây.

Để có được đơn vị của đại lượng cụ thể, chúng phải được biểu thị từ các công thức tương ứng và thành các biểu thức kết quả đơn vị thay thế của nhiệt - 1 J, khối lượng - 1 kg và đối với nhiệt dung riêng - 1 K.

Chúng ta có các đơn vị sau: nhiệt dung riêng – 1 J/kg·K, nhiệt dung riêng khác: 1 J/kg.