NHIỆT DUNG: CÔNG THỨC, ĐƠN VỊ VÀ BIỆN PHÁP - VẬT LÝ - 2026

Các nhiệt dung của một cơ quan hay hệ thống là thương số giữa năng lượng nhiệt truyền vào cơ thể đó và sự thay đổi về nhiệt độ nó kinh nghiệm trong quá trình đó. Một định nghĩa khác chính xác hơn là nó đề cập đến lượng nhiệt cần thiết để truyền cho một cơ thể hoặc hệ thống để nhiệt độ của nó tăng thêm một độ kelvin.

Liên tục xảy ra trường hợp vật nóng nhất nhường nhiệt cho vật lạnh hơn trong một quá trình kéo dài miễn là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật tiếp xúc. Khi đó, nhiệt là năng lượng được truyền từ hệ này sang hệ khác bởi thực tế đơn giản là có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai hệ.

Theo quy ước, nhiệt dương (Q) được định nghĩa là nhiệt lượng được một hệ hấp thụ và là nhiệt âm được truyền bởi một hệ.

Từ những điều trên cho thấy rằng không phải mọi vật đều hấp thụ và giữ nhiệt dễ dàng như nhau; do đó một số vật liệu dễ nóng lên hơn những vật liệu khác.

Cần lưu ý rằng cuối cùng, nhiệt dung của một vật phụ thuộc vào bản chất và thành phần của nó.

Công thức, đơn vị và biện pháp

Nhiệt dung có thể được xác định bắt đầu từ biểu thức sau:

C = dQ / dT

Nếu sự thay đổi nhiệt độ đủ nhỏ, biểu thức trước đó có thể được đơn giản hóa và thay thế bằng biểu thức sau:

C = Q / ΔT

Vì vậy, đơn vị đo nhiệt dung trong hệ thống quốc tế là Joule trên kelvin (J / K).

Nhiệt dung có thể đo ở áp suất không đổi C _p hoặc thể tích không đổi C _v .

Nhiệt dung riêng

Thường thì nhiệt dung của một hệ phụ thuộc vào lượng chất hoặc khối lượng của nó. Trong trường hợp này, khi một hệ được tạo thành từ một đơn chất có đặc tính đồng nhất, thì nhiệt dung riêng là cần thiết, còn gọi là nhiệt dung riêng (c).

Như vậy, nhiệt lượng riêng là nhiệt lượng phải cung cấp cho một chất có khối lượng riêng để tăng nhiệt độ của nó thêm một độ kelvin, và có thể được xác định theo biểu thức sau:

c = Q / m ΔT

Trong phương trình này, m là khối lượng của chất. Do đó, đơn vị đo nhiệt lượng riêng trong trường hợp này là Joule trên kilogam trên kelvin (J / kg K), hay còn gọi là Joule trên gam trên kelvin (J / g K).

Tương tự, nhiệt dung riêng theo mol là nhiệt lượng phải cung cấp cho một mol chất để nhiệt độ của chất đó tăng thêm một độ kelvin. Và nó có thể được xác định từ biểu thức sau:

Trong biểu thức này, n là số mol của chất. Điều này ngụ ý rằng đơn vị đo nhiệt lượng riêng trong trường hợp này là Joule trên mol trên kelvin (J / mol K).

Nhiệt dung riêng của nước

Nhiệt lượng riêng của nhiều chất được tính toán và dễ dàng truy cập trong bảng. Giá trị nhiệt dung riêng của nước ở trạng thái lỏng là 1000 calo / kg K = 4186 J / kg K. Ngược lại, nhiệt dung riêng của nước ở trạng thái khí là 2080 J / kg K và ở trạng thái rắn là 2050 J / kg K.

Truyền nhiệt

Bằng cách này và khi đã tính được các giá trị cụ thể của phần lớn các chất, có thể xác định sự truyền nhiệt giữa hai vật hoặc hệ bằng các biểu thức sau:

Q = cm ΔT

Hoặc nếu nhiệt dung riêng theo mol được sử dụng:

Q = cn ΔT

Cần lưu ý rằng các biểu thức này cho phép xác định thông lượng nhiệt với điều kiện là không có sự thay đổi trạng thái.

Trong các quá trình thay đổi trạng thái, chúng ta nói đến nhiệt tiềm ẩn (L), được định nghĩa là năng lượng cần thiết của một lượng chất để thay đổi pha hoặc trạng thái, hoặc từ rắn sang lỏng (nhiệt của phản ứng tổng hợp, L _f ) hoặc từ thể lỏng sang thể khí (nhiệt hóa hơi, L _v ).

Cần phải lưu ý rằng năng lượng ở dạng nhiệt đó được tiêu thụ hoàn toàn trong sự thay đổi pha và không đảo ngược sự biến đổi của nhiệt độ. Trong trường hợp đó, biểu thức tính nhiệt lượng trong quá trình hóa hơi như sau:

Q = L _v m

Nếu nhiệt dung riêng theo mol thì: Q = L _v n

Trong quá trình nhiệt hạch: Q = L _f m

Nếu nhiệt dung riêng theo mol thì: Q = L _f n

Nói chung, cũng như nhiệt lượng riêng, nhiệt lượng tiềm ẩn của hầu hết các chất đã được tính toán và có thể dễ dàng truy cập trong bảng. Vì vậy, ví dụ, trong trường hợp nước, bạn phải:

L _f = 334 kJ / kg (79,7 cal / g) ở 0 ° C; L _v = 2257 kJ / kg (539,4 cal / g) ở 100 ° C.

Thí dụ

Trong trường hợp nước, nếu một khối lượng 1 kg nước đông lạnh (nước đá) được làm nóng từ nhiệt độ -25 ºC đến nhiệt độ 125 ºC (hơi nước), thì nhiệt lượng tiêu thụ trong quá trình sẽ được tính như sau :

Giai đoạn 1

Đá từ -25 ºC đến 0 ºC.

Q = cm ΔT = 2050 1 25 = 51250 J

Giai đoạn 2

Chuyển trạng thái từ nước đá sang nước lỏng.

Q = L _f m = 334000 1 = 334000 J

Giai đoạn 3

Nước lỏng từ 0ºC đến 100ºC.

Q = cm ΔT = 4186 1 100 = 418600 J

Giai đoạn 4

Chuyển trạng thái từ nước lỏng sang hơi nước.

Q = L _v m = 2257000 1 = 2257000 J

Giai đoạn 5

Hơi nước từ 100ºC đến 125ºC.

Q = cm ΔT = 2080 1 25 = 52000 J

Do đó, tổng thông lượng nhiệt trong quá trình là tổng của nhiệt lượng sinh ra trong mỗi giai đoạn trong số năm giai đoạn và dẫn đến 31112850 J.

Người giới thiệu

1. Resnik, Halliday & Krane (2002). Vật lý tập 1. Cecsa.
2. Laider, Keith, J. (1993). Nhà xuất bản Đại học Oxford, biên tập. Thế giới của Hóa lý.Nhiệt dung. (nd). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 20 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
3. Nhiệt ẩn. (nd). Trong Wikipedia. Truy cập ngày 20 tháng 3 năm 2018, từ en.wikipedia.org.
4. Clark, John, OE (2004). The Essential Dictionary of Science. Sách về Barnes & Noble.
5. Atkins, P., de Paula, J. (1978/2010). Hóa lý, (ấn bản đầu tiên năm 1978), ấn bản thứ chín năm 2010, Nhà xuất bản Đại học Oxford, Oxford Vương quốc Anh.