Lý thuyết Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng - Vật lí 12 Cánh diều

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 4: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

I. Nhiệt dung riêng

1. Định nghĩa

Nhiệt lượng Q phải cung cấp để làm thay đổi nhiệt độ của một vật có liên hệ với:

- khối lượng m (kg) của vật;

- độ thay đổi nhiệt độ ΔT (K) muốn đạt được;

- bản chất của chất cấu tạo nên vật.

Mối liên hệ này được biểu diễn bằng hệ thức: Q = mc.ΔT

trong đó c là nhiệt dung riêng của chất: $c=\frac{Q}{m\Delta T}$

Như vậy, nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để nhiệt độ của 1 kg chất đó tăng thêm 1 K. Đơn vị đo của nhiệt dung riêng là J/kg.K.

Vật làm bằng chất có nhiệt dung riêng nhỏ thì dễ nóng lên và cũng dễ nguội đi.

2. Xác định nhiệt dung riêng của nước

- Lắp các dụng cụ theo sơ đồ nguyên lí Hình 4.2.

- Đo nhiệt độ nước trước khi đun.

- Bật nguồn.

- Đọc số chỉ P của oát kế.

- Sau mỗi 3 phút, đọc và ghi các số liệu theo mẫu Bảng 4.2.

Xác định nhiệt dung riêng của nước bằng công thức: $c=\frac{P.\Delta t}{m\Delta T}$ với Δt là thời gian đun.

II. Nhiệt nóng chảy riêng

1. Định nghĩa

Nhiệt nóng chảy riêng λ của một chất là nhiệt lượng cần thiết để 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng ở nhiệt độ nóng chảy.

Trong hệ SI, đơn vị đo của nhiệt nóng chảy riêng là J/kg.

Như vậy, ta dễ dàng xác định nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy một vật khi biết nhiệt nóng chảy riêng của chất liệu cấu tạo nên vật đó theo công thức: Q = mλ.

2. Xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá

Bước 1

- Cho nước đá vào nhiệt lượng kế và hứng nước chảy ra bằng một chiếc cốc.

- Sau khi nước chảy vào cốc khoảng một phút, cho nước chảy vào cốc (4) (ở trên cân) trong thời gian t phút, xác định khối lượng m của nước trong cốc này.

Bước 2

- Bật nguồn.

- Đọc số chỉ P của oát kế.

- Cho nước chảy thêm vào cốc trong thời gian t. Xác định khối lượng M của nước trong cốc lúc này.

- Ghi các số liệu theo mẫu Bảng 4.3.

Xác định nhiệt nóng chảy riêng bằng công thức $\lambda =\frac{P.t}{M-2m}$

III. Nhiệt hoá hơi riêng

Nhiệt hoá hơi riêng L của một chất là nhiệt lượng cần để 1 kg chất đó chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ sôi.

Trong hệ SI, đơn vị đo của nhiệt hoá hơi riêng là J/kg.

Như vậy, ta xác định được nhiệt lượng cần thiết để làm hoá hơi hoàn toàn khối lượng m của một chất là Q = mL

Sơ đồ tư duy Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

Trắc nghiệm: Nhiệt dung riêng, nhiệt nóng chảy riêng, nhiệt hoá hơi riêng

PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 7. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

Câu 1: Nhiệt lượng mà vật thu vào hay tỏa ra phụ thuộc vào?

A. Khối lượng, thể tích và độ thay đổi nhiệt độ của vật.

B. Thể tích, nhiệt độ ban đầu và chất cấu tạo nên vật.

C. Khối lượng của vật, chất cấu tạo nên vật và độ thay đổi nhiệt độ của vật.

D. Nhiệt độ ban đầu, nhiệt độ lúc sau và áp suất của môi trường.

Câu 2: Nhiệt dung riêng của đồng là 380 J/kg.K, điều này cho biết

A. Nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 g đồng nóng lên thêm 1 °C là 380 J.

B. Nhiệt lượng cần thiết để làm cho 2 g đồng nóng lên thêm 1 °C là 380 J.

C. Nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1 kg đồng nóng lên thêm 1 °C là 380 J.

D. Nhiệt lượng cần thiết để làm cho 2 g đồng nóng lên thêm 1 °C là 380 J.

Câu 3: Biết nhiệt dung của nước xấp xỉ là 4,18.10³ J/kg.K. Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước ở 20 °C đến khi nước sôi 100 °C là

A. 8.10⁴J.

B. 10.10⁴J.

C. 33,44.10⁴J.

D. 32.10³J.

Câu 4: Đơn vị nào sau đây là đơn vị của nhiệt nóng chảy riêng của vật rắn?

A. Jun trên kilôgam độ (J/kg.độ).

B. Jun trên kilôgam (J/kg).

C. Jun (J).

D. Jun trên độ (J/độ).

Câu 5: Tính nhiệt lượng Q cần cung cấp để làm nóng chảy 500 g nước đá ở 0 °C. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng 3,34.10⁵ J/kg.

A. Q = 7.10⁷ J.

B. Q = 167 kJ.

C. Q = 167 J.

D. Q = 167.10⁶ J.

Câu 6: Một thỏi nhôm có khối lượng 1,0 kg ở 8 °C. Tính nhiệt lượng Q cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn thỏi nhôm này. Nhôm nóng chảy ở 658 °C, nhiệt nóng chảy riêng của nhôm là 3,9.10⁵ J/kg và nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/kg.K.

A. Q = 5,72.10⁶ J.

B. Q = 3,9.10⁵ J.

C. Q = 4,47.10⁵ J.

D. Q = 9,62.10⁵ J.

Câu 7: Nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.10⁶ J/kg. Câu nào sau đây đúng?

A. Một lượng nước bất kì cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶ J để bay hơi hoàn toàn.

B. Mỗi kilogam nước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶ J để bay hơi hoàn toàn.

C. Mỗi kilogam nước sẽ tỏa ra một lượng nhiệt là 2,3.10⁶ J khi bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.

D. Mỗi kilogam nước cần thu một lượng nhiệt là 2,3.10⁶ J để bay hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi và áp suất chuẩn.

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

Câu hỏi: Người ta cung cấp nhiệt lượng Q để làm nóng chảy 100 g nước đá ở −20 °C. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,34.10⁵ J/kg và nhiệt dung riêng của nước đá là 2,1.10³ J/kg.K. Xét tính đúng sai của các phát biểu sau:

a) Nhiệt lượng cần cung cấp để làm tăng nhiệt độ của 100g nước đá lên 0 °C là 4200 J.

b) Nhiệt lượng cần cung cấp để làm tăng nhiệt độ của 100 g nước đá lên 0 °C là 2100 J.

c) Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy của 100 g nước đá ở –20 °C là 3,34.10⁵ J.

d) Nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn 100 g nước đá ở –20 °C là 37600J.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn

Câu hỏi: Một chất rắn nặng 437,2 g và cần 8460 J để tăng nhiệt độ của nó từ 19,3 °C lên 68,9 °C. Nhiệt dung riêng của chất đó là bao nhiêu?