Công thức tính nhiệt nóng chảy và cách giải các dạng bài tập (2024) chi tiết nhất

Công thức tính nhiệt nóng chảy và cách giải các dạng bài tập chi tiết nhất

I. Lý thuyết

1. Khái niệm

- Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất gọi là sự nóng chảy.

- Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn một đơn vị khối lượng của một chất rắn kết tinh ở nhiệt độ nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy riêng.

- Nhiệt nóng chảy riêng của một chất rắn có độ lớn bằng nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg chất rắn đó ở nhiệt độ nóng chảy.

2. Công thức

Q = λm

Trong đó: λ là nhiệt nóng chảy riêng (J/kg)

m là khối lượng của chất rắn (kg)

Q là nhiệtlượng cần cung cấp trong quá trình nóng chảy (J).

3. Kiến thức mở rộng

- Từ công thức trên, ta có thể tính:

+ Nhiệt độ nóng chảy riêng: $\lambda =\frac{Q}{m}$

+ Khối lượng của chất rắn: $m=\frac{Q}{\lambda }$

- Bảng nhiệt độ nóng chảy riêng của một số chất rắn kết tinh:

- Đa số các chất rắn, thể tích của chúng tăng khi nóng chảy và giảm khi đông đặc.

+ Đối với nước đá, thể tích riêng của nó ở thể rắn lớn hơn ở thể lỏng nên cục nước đá nổi trên nước.

- Mỗi chất rắn kết tinh (ứng với một cấu trúc tinh thể) có một nhiệt độ nóng chảy không đổi xác định ở mỗi áp suất cho trước.

Nhiệt độ nóng chảy t_c của một số chất rắn kết tinh ở áp suất chuẩn.

- Các chất rắn vô định hình (thủy tinh, nhựa dẻo, sáp nến...) không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

Quá trình nóng chảy của chất rắn kết tinh (đường 1) và của chất rắn vô định hình (đường 2)

- Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn thay đổi phụ thuộc áp suất bên ngoài:

+ Đối với các chất có thể tích tăng khi nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy của chúng tăng theo áp suất bên ngoài.

+ Đối với các chất có thể tích giảm khi nóng chảy, nhiệt độ nóng chảy của chúng giảm khi áp suất bên ngoài tăng.

- Công thức tính nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ thay đổi:

Q = mc.∆t

Trong đó:

Q là nhiệt lượng thu vào hay tỏa ra (J)

m là khối lượng chất (kg)

c là nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)

∆t là độ biến thiên nhiệt độ (^oC hoặc K)

II. Bài tập vận dụng

Bài 1: 2kg nước đá ở nhiệt độ 0⁰C cần nhiệt lượng cung cấp là bao nhiêu để chuyển lên nhiệt độ 60⁰C, biết nhiệt dung riêng của nước là 4200J/kg.K, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.10⁵ J/kg.K.

Lời giải

Nhiệt lượng để 2 kg nước đá tan chảy hoàn toàn là: Q₁ = λm

Nhiệt lượng để 2 kg nước đá đó thay đổi từ 0⁰C lên 60⁰C là: Q₂ = mc.∆t

Vậy, nhiệt lượng cung cấp để 2 kg nước đá ở 0⁰C lên 60⁰C là:

$Q=Q_1+Q_2=\lambda m+mc∆t=3,4.{10}^5.2+2.4200.(60-0)=1184kJ$

Bài 2: Người ta thả một cục nước đá khối lượng 80g ở 0^oC vào một cốc nhôm đựng 0,4kg nước ở 20^oC đặt trong nhiệt lượng kế. Khối lượng của cốc nhôm là 0,2 kg. Tính nhiệt độ của nước trong cốc nhôm khi cục nước vừa tan hết. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.10⁵J/kg, nhiệt dung riêng của nhôm là 880J/kg.K và của nước là 4200J/kg.K. Bỏ qua sự mất mát nhiệt độ do nhiệt truyền ra bên ngoài nhiệt lượng kế.

Lời giải

Gọi t là nhiệt độ của cốc nước khi cục đá tan hết.

Nhiệt lượng mà cục nước đá thu vào để tan thành nước ở t ⁰C là.

$Q_1=\lambda .m_{nd}+c_{nd}.m_{nd}.t$

Nhiệt lượng mà cốc nhôm và nước tỏa ra cho nước đá là:

$Q_2=c_{Al}.m_{Al}(t_1-t)+c_n.m_n(t_1-t)$

Áp dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, ta có:

$$\begin{gathered} Q_1=Q_2 \\ \Rightarrow \lambda .m_{nd}+c_{nd}.m_{nd}.t=c_{Al}.m_{Al}(t_1-t)+c_n.m_n(t_1-t) \\ \Rightarrow 3,4.{10}^5.0,08+4200.0,08.t=880.0,2.(20-t)+4200.0,4.(20-t) \\ \Rightarrow t=4,5°C \end{gathered}$$

Bài 3: Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,2 kilogam vàng nóng chảy ở nhiệt độ nóng chảy là bao nhiêu? Biết nhiệt nóng chảy riêng của vàng là 0,64.10⁵ J/kg.

Lời giải

Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,2 kg vàng nóng chảy ở nhiệt độ nóng chảy là

Q = λ.m = 0,64.10⁵.0,2 = 1,28.10⁴ (J)