- Nhiệt truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.
- Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì dừng lại.
- Nhiệt lượng do vật này tỏa ra bằng nhiệt lượng do vật kia thu vào.
@91949@@91950@
Phương trình cân bằng nhiệt được viết dưới dạng:
\[Q_{tỏa}=Q_{thu}\]
Nhiệt lượng tỏa ra cũng được tính bằng công thức:
\[Q=mc\Delta t\]
Trong đó \[\Delta t=t_1-t_2\] với \[t_1\] là nhiệt độ ban đầu và \[t_2\] là nhiệt độ cuối trong quá trình truyền nhiệt.
III. Ví dụ về dùng phương trình cân bằng nhiệt
Thả một quả cầu nhôm khối lượng 0,15 kg được đun nóng tới 100oC vào một cốc nước 20oC. Sau một thời gian nhiệt độ của quả cầu và nước đều bằng 25oC. Tính khối lượng nước, coi như chỉ có quả cầu và nước truyền nhiệt cho nhau.
Tóm tắt:
\[m_1\] = 0,15 kg
\[c_1\] = 880 J/kg.K
\[t_1\] = 100oC
\[t\] = 25oC
\[c_2\] = 4200 J/kg.K
\[t_2\] = 20oC
\[m_2\] = ?
Hướng dẫn giải:
Nhiệt lượng của quả cầu tỏa ra là: \[Q_1=m_1c_1\left[t_1-t\right]\]
Nhiệt lượng do nước thu vào là: \[Q_2=m_2c_2\left[t-t_2\right]\]
Do nhiệt lượng tỏa ra môi trường không đáng kể nên ta có phương trình cân bằng nhiệt: \[Q_1=Q_2\]
\[\Rightarrow m_2=\dfrac{m_1c_1\left[t_1-t\right]}{c_2\left[t-t_2\right]}\]
\[\Rightarrow m_2=\dfrac{0,15.880.\left[100-25\right]}{4200.\left[25-20\right]}=0,47\] [kg]
Vậy khối lượng nước là 0,47 kg.
@91952@@91953@
Phương trình cân bằng nhiệt được viết dưới dạng công thức như thế nào ? Cùng chúng tôi khám phá những những kiến thức vô cùng thú vị hấp dẫn cũng như hữu ích dưới bài viết này nhé ! Đảm bảo bạn sẽ giải quyết được những vấn đề của mình sau khi đọc xong bài viết này ! Tham khảo bài viết khác: Khi có hai vật truyền nhiệt với nhau thì: + Nhiệt tự truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. + Sự truyền nhiệt xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật bằng nhau thì ngừng lại. + Nhiệt lượng do vật này thu vào bằng nhiệt lượng do vật kia tỏa ra. Nguyên lí truyền nhiệt
Phương trình cân bằng nhiệt
Q thu = Q toả
- Q thu: là tổng nhiệt lượng của các vật khi thu vào.
- Q tỏa: tổng nhiệt lượng của các vật khi tỏa ra.
Bài tập minh họa công thức phương trình cân bằng nhiệt
Bài tập 1: Đổ 5 lít nước ở 20°C vào 3 lít nước ở 45°C. Nhiệt độ khi cân bằng là:
- A. 2,94°C
- B. 293,75°C
- C. 29,36°C
- D. 29,4°C
Hướng dẫn giải:
Đổi: m1 = 5 lít nước = 5 kg, m2 = 3 lít nước = 3 kg, t1 = 20°C, t2 = 45°C
– Gọi nhiệt độ khi cân bằng là t
– Nhiệt lượng thu vào của 5 lít nước là: Q1 = m1c.[t – t1]
– Nhiệt lượng thu vào của 3 lít nước là: Q2 = m2c.[t2 – t]
– Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt ta có:
Q1 = Q2 ⇔ m1c.[t – t1] = m2c.[t2 – t]
⇔ m1.[t – t1] = m2.[t2 – t]
⇔ 5.[t – 20] = 3.[45 – t]
⇔ t = 29,375 ≈ 29,4°C
⇒ Đáp án D
Bài tập 2: Thả một miếng thép 2 kg đang ở nhiệt độ 345°C vào một bình đựng 3 lít nước. Sau khi cân bằng nhiệt độ cuối cùng là 30°C. Bỏ qua sự tỏa nhiệt qua môi trường. Biết nhiệt dung riêng của thép, nước lần lượt là 460 J/kg.K, 4200 J/kg.K. Nhiệt độ ban đầu của nước là:
- A. 7°C
- B. 17°C
- C. 27°C
- D. 37°C
Hướng dẫn giải:
Đổi: 3 lít nước = 3 kg
Gọi nhiệt độ ban đầu của nước là t0
– Nhiệt lượng của miếng thép tỏa ra là:
Q1 = m1c1Δt1 = 2.460.[345 – 30] = 289800 J
– Nhiệt lượng mà nước thu vào là:
Q2 = m2c2Δt2 = 3.4200.[30 – t0]
– Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt, ta có:
Q1 = Q2 ⇔ 289900 = 3.4200.[30 – t0]
⇒ t0 = 7°C
⇒ Đáp án A
Cám ơn bạn đã theo dõi những nội dung trên của chúng tôi, hẹn gặp lại bạn trong những nội dung tiếp theo trên trang web của chúng tôi nhé !
Chúng ta đã được tìm hiểu rất nhiều về chủ đề nhiệt. Tuy nhiên, một trong những kiến thức quan trọng nhất các em cần biết sẽ được mở ra trong bài hôm nay. Nhiệt độ luôn có mặt trong cuộc sống của chúng ta. Bằng cách này hay cách khác, nhiệt độ, nhiệt năng vẫn luôn tồn tại ở vật. Phương trình cân bằng nhiệt sẽ mở ra cho các em những điều mới mẻ hơn về chủ đề này. Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu và giải đáp trong bài viết hôm nay nhé!
Nhiệt là gì? – Phương trình cân bằng nhiệt
Tìm hiểu về một vấn đề, chúng ta nên đi từ gốc gác của sự việc. Các em không nên tìm hiểu ngay về phương trình cân bằng nhiệt. Bởi lẽ điều này có thể gây ra sự khó hiểu trong quá trình học của các em. Nhiệt chính là nguồn gốc của nhiệt năng, nhiệt lượng và phương trình cân bằng nhiệt. Trước hết, chúng ta cần phải tìm hiểu nhiệt là gì?
Nhiệt được định nghĩa là một dạng năng lượng dự trữ trong vật nhờ sự chuyển động của các hạt vật chất. Như chúng ta đã được tìm hiểu ở kiến thức các lớp dưới. Vật được cấu tạo từ các hạt vật chất. Những hạt vật chất này không chỉ đứng yên cố định mà di chuyển hỗn loạn. Nhờ có sự dịch chuyển của các hạt vật chất này mà có sự sinh ra nhiệt ở vật. Vật luôn có một lượng nhiệt nhất định tùy thuộc vào trạng thái của vật.
Nhiệt năng là gì?
Nhiệt tồn tại ở mọi vật. Điều này đã được các nhà khoa học thí nghiệm và chứng minh. Nhờ có các hạt chuyển động bên trong vật nên vật mới có nhiệt dự trữ. Ta có thể nói, nhiệt độ của vật phụ thuộc vào sự dịch chuyển của các hạt bên trong vật. Phương trình cân bằng nhiệt nói đến sự thay đổi nhiệt độ của vật. Chính vì vậy, các em nên tìm hiểu từ gốc đến vấn đề cuối cùng.
Nhiệt năng là gì? – Phương trình cân bằng nhiệt
Nhắc đến nhiệt, chúng ta không thể bỏ qua nhiệt năng. Như chúng ta đã đề cập đến phía trên, các hạt trong vật luôn chuyển động hỗn loạn. Chính sự chuyển động này đem đến nhiệt năng cho vật. Nhiệt năng của vật là tổng các động năng có trong vật. Các hạt chuyển động sinh ra động năng. Tổng động năng của các hạt vật chất có trong vật chính là nhiệt năng của vật. Nhiệt năng này được xác định từ động năng của khối tâm phân tử và các hạt xung quanh khối tâm.
Nhiệt năng có mối liên hệ với nhiệt độ vật
Nhiệt năng có mối quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ của vật. Chính vì vậy, phương trình cân bằng nhiệt cũng có ảnh hưởng đến nhiệt năng. Nếu các em không tìm hiểu từ đầu sẽ rất khó để biết được điều này. Nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn. Ngược lại, khi nhiệt độ của vật giảm, nhiệt năng của vật cũng giảm đi đáng kể. Chúng ta có nhiều cách để tăng giảm nhiệt năng nhờ vào tăng giảm nhiệt độ của vật. Có ba cách để làm tăng giảm nhiệt năng đó chính là dẫn nhiệt, bức xạ hoặc đối lưu.
Kiến thức về các cách làm này đã được chúng tôi đề cập ở bài viết trước. Các em có thể tìm hiểu ngay tại đây. Ngoài ra, trong bài viết này, các em sẽ được tìm hiểu thêm về nhiệt lượng. Hiểu về nhiệt lượng các em mới có thể áp dụng được phương trình cân bằng nhiệt. Chúng ta sẽ đến với nhiệt lượng ngay trong phần sau đây.
Giải thích về cân bằng nhiệt
Nhiệt lượng là gì?
Nhiệt lượng chính là phần nhiệt năng mà vật mất đi hoặc hấp thụ trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt lượng hay còn được hiểu đơn giản chính là độ lớn của nhiệt năng. Khi nhiệt năng thay đổi, nhiệt lượng cũng thay đổi. Các nhà vật lý học đã làm thí nghiệm và thấy rằng có 3 yếu tố nhiệt lượng bị phụ thuộc. Ba yếu tố này cũng ảnh hưởng trực tiếp đến độ lớn của nhiệt lượng.
Yếu tố đầu tiên chính là khối lượng của vật. Khối lượng của vật càng lớn thì nhiệt lượng mà vật hấp thụ hay mất đi càng cao. Không chỉ có khối lượng của vật, nhiệt lượng còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ của vật tăng càng nhiều thì nhiệt lượng vật hấp thụ càng lớn. Điều này cũng xảy ra với chiều hướng ngược lại. Khi nhiệt độ của vật giảm đi, thì nhiệt lượng mà vật mất đi cũng lớn như vậy.
Ngoài ra, chất cấu tạo lên vật cũng ảnh hưởng đến độ lớn của nhiệt lượng. Mỗi chất lại có sự dịch chuyển các hạt vật chất khác nhau. Chính vì vậy, nhiệt lượng thay đổi thế nào còn phụ thuộc vào chất tạo lên vật. Phương trình cân bằng nhiệt sử dụng công thức tính nhiệt lượng là chính. Vì vậy, chúng ta còn cần phải tìm hiểu về công thức này.
Thí nghiệm về cân bằng nhiệt
Công thức tính nhiệt lượng
Nhiệt lượng được tính bằng công thức chuẩn sau đây:
Q = m.c.∆t
Trong đó Q chính là ký hiệu của nhiệt lượng hay độ lớn của nhiệt lượng. Đây chính là ký hiệu chuẩn được dùng trong chương trình vật lý của các em. Đơn vị của nhiệt lượng là Jun được ký hiệu là J. Khi làm bài, các em nên chú ý đến các đơn vị để quy đổi. Nếu đề bài không cho đơn vị là J, các em cần thực hiện quy đổi trước khi tính.
Ký hiệu m chính là khối lượng của vật. Đề bài thường sẽ cho sẵn khối lượng của vật. Đối với các dạng bài khó hơn thì đề sẽ cho dữ kiện để các em tính ra đại lượng này. Đơn vị đo khối lượng của vật trong công thức này chính là kg – đơn vị chuẩn.
Điều các em cần chú ý nhất trong công thức này chính là ∆t. Đây chính là sự thay đổi nhiệt của vật trong quá trình tăng giảm nhiệt lượng. Xác định đúng sự thay đổi nhiệt độ này các em mới có thể tính chính xác. Phương trình cân bằng nhiệt lượng các em cũng cần chú ý đến những điều này. Chúng ta sẽ tìm hiểu về phương trình này ngay sau đây.
Phương trình cân bằng nhiệt lượng
Phương trình cân bằng nhiệt đã được các nhà vật lý học nghiên cứu và chứng minh. Các em chỉ cần tiếp nhận kết quả và áp dụng vào bài tập. Công thức chuẩn như sau:
Q thu = Q tỏa
Trong đó:
- Q thu: là tổng nhiệt lượng của các vật khi thu vào.
- Q tỏa: tổng nhiệt lượng của các vật khi tỏa ra.
Phương trình cân bằng nhiệt là gì?
Khi bài tập của các em cho vào dạng bài này, các em phải xác định đâu là Q thu, Q tỏa. Từ đó thay công thức tính nhiệt lượng phía trên vào để tìm ra ẩn còn thiếu. Có thể đề bài sẽ bắt các em xác định chất hoặc khối lượng của vật. Như vậy, khi xác định được vật nào thu hút nhiệt vật nào tỏa nhiệt, các em mới làm được dạng bài này.
Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra
Bên cạnh đó các em cũng cần biết đến công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu: Q = q.m
Trong đó:
Q: là nhiệt lượng tỏa ra của vật [J].
q: là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu [J/kg]
m: là khối lượng của nhiên liệu khi bị đốt cháy hoàn toàn được tính bằng kg.
Có thể công thức này chưa cần dùng nhiều trong chương trình vật lý 8. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn cung cấp cho các em những kiến thức đầy đủ nhất. Các em có thể tổng hợp kiến thức theo chủ đề để học và áp dụng. Đây chính là những gì các em cần biết về phương trình cân bằng nhiệt lượng.
Có thể nói, những lý thuyết công thức liên quan đến chủ đề phương trình cân bằng nhiệt lượng đã được chúng tôi đề cập trên đây. Các em nên tìm hiểu từ đầu đến cuối để có cái nhìn tổng quát nhất về chủ đề này. Hy vọng các em có thể áp dụng đúng và chính xác phương trình cân bằng nhiệt lượng. Trong các bài tập tính toán, các em nhớ quy đổi về đơn vị chuẩn sau đó hẵng lắp vào công thức nhé! Cảm ơn các em đã đón đọc bài viết ngày hôm nay.