Công thức nhiệt hoá hơi riêng lớp 12 (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức nhiệt hoá hơi riêng lớp 12 trình bày đầy đủ công thức, ví dụ minh họa có lời giải chi tiết và các bài tập tự luyện giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Công thức nhiệt hoá hơi riêng từ đó học tốt môn Vật Lí 12.

Công thức nhiệt hoá hơi riêng lớp 12 (hay, chi tiết)

1. Công thức nhiệt hoá hơi riêng

$L=\frac{Q}{m}$

Nhiệt hoá hơi riêng của một chất lỏng là nhiệt lượng cần để làm cho một kilôgam chất lỏng đó hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ xác định.

2. Ví dụ minh họa công thức nhiệt hoá hơi riêng

Ví dụ 1: Tính nhiệt lượng cần cung cấp để làm cho một cục nước đá có khối lượng 0,2 kg ở –20 °C tan thành nước và sau đó tiếp tục đun sôi để biến hoàn toàn thành hơi nước ở 100 °C. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước là 3,4.10⁵ J/kg. Nhiệt dung riêng của nước đá là 2,09.10³ J/kg.K. Nhiệt dung riêng của nước là 4,18.10³ J/kg.K. Nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,3.10⁶ J/kg.

A. 960 kJ.                  

B. 620 kJ.                   

C. 110 kJ.                   

D. 945 J.

Hướng dẫn:

* Ta chia tổng nhiệt lượng cần cung cấp thành các giai đoạn sau:

• Nhiệt lượng Q₁ để nước đá tăng từ –20 °C đến 0 °C.

• Nhiệt lượng Q_n để nước đá nóng chảy ở 0 °C.

• Nhiệt lượng Q₂ để nước tăng từ 0 °C đến 100 °C.

• Nhiệt lượng Q_hh để nước đá hóa hơi ở 100 °C.

→ Tổng nhiệt lượng cần cung cấp: $Q=Q_1+Q_{nc}+Q_2+Q_{hh}$

→ $\text{Q}={\text{mc}}_{\text{nd}}\left({\text{t}}_{\text{nc}}-{\text{t}}_0\right)+\lambda \text{m}+{\text{mc}}_{\text{n}}\left({\text{t}}_{\text{hh}}-{\text{t}}_{\text{nc}}\right)+\text{Lm}$$=620 \text{kJ}$

Chọn B

Ví dụ 2: Người ta đun sôi 0,5 lít nước có nhiệt độ ban đầu 27 °C chứa trong chiếc ấm bằng đồng khối lượng m₂ = 0,4 kg. Sau khi sôi được một lúc đã có 0,1 lít nước biến thành hơi. Hãy xác định nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm. Biết nhiệt hóa hơi của nước là 2,3.10⁶ J/kg, nhiệt dung riêng của nước và của đồng tương ứng là c₁ = 4180 J/kg.K; c₂ = 380 J/kg.K.

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng cần thiết để đưa ấm từ nhiệt độ 27 °C đến nhiệt độ sôi 100 °C.

$Q_1=m_1{c}_1\Delta t+m_2{c}_2\Delta t$$=\left(m_1{c}_1+m_2{c}_2\right)\left(t_2-t_1\right)$$=(0,5.4180+0,4.380)(100-27)$$=163666,7 \text{J}$

Nhiệt lượng cần cung cấp cho 0,1 lít nước hóa hơi là: ${\text{Q}}_2=\Delta \text{m}=0,1\cdot 2,3\cdot {10}^6=2,3\cdot {10}^5 \text{J}$

Tổng nhiệt lượng đã cung cấp cho ấm nước: $Q=Q_1+Q_2=163666+230000$$=393666 \text{J}$

Ví dụ 3: Tính lượng nhiệt cần thiết để chuyển hóa 1,00 kg nước đá ở –10 °C chuyển hoàn toàn thành hơi nước ở 100 °C (ở điều kiện áp suất bình thường). Cho nhiệt dung riêng của nước đá 2100 J/kg.K; nhiệt nóng chảy nước đá là 3,36.10⁵ J/kg; nhiệt dung riêng của nước 4200 J/kg.K; nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,25.10⁶ J/kg.

A. 3,03.10⁶ J.             

B. 3,03.10¹² J.            

C. 3,30.10⁶ J.              

D. 3,30.10⁵ J.

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng cần thiết để chuyển nước đá từ –10 °C đến 0 °C:

Q1= (mc$∆$t)_đá = 1.2100.[0-(-10)] = 21000 (J).

Nhiệt lượng cần thiết để làm nóng chảy nước đá ở 0 °C thành nước ở 0 °C:

${\text{Q}}_2=\lambda \text{m}=1\cdot 3,36\cdot {10}^5$$=336000( \text{J})$

Nhiệt lượng cần cung cấp cho 1 kg nước từ 0 °C đến 100 °C

$Q_3=mc\Delta t=1\cdot 4200.(100-0)$$=420000( \text{J})$

Nhiệt lượng cần thiết để chuyển 1 kg nước ở 100 °C thành hơi nước ở 100 °C:

$Q_4=Lm=2,25\cdot {10}^6\cdot 1=2250000( \text{J})$

Vậy tổng nhiệt lượng cần thiết $Q=Q_1+Q_2+Q_3+Q_4=3,{03.10}^{12} \text{J}$

3. Bài tập tự luyện công thức nhiệt hoá hơi riêng

Câu 1. Khi một chất đang ở nhiệt độ hoá hơi

A. ta có thể làm thí nghiệm để xác định nhiệt dung riêng của chất đó.

B. ta có thể làm thí nghiệm để xác định nhiệt hoá hơi riêng của của chất đó.

C. ta có thể làm thí nghiệm để xác định được cả nhiệt dung riêng và nhiệt hoá hơi riêng của chất đó.

D. ta không thể làm thí nghiệm để xác định được nhiệt dung riêng hay nhiệt hoá hơi riêng riêng của chất đó.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Trong quá trình hoá hơi thì ta chỉ có thể làm thí nghiệm để xác định nhiệt hoá hơi riêng của của chất đó.

Câu 2. Sau khi chúng ta tắm hay lau mặt bằng nước, thường có cảm giác mát, lạnh

A. thì không liên quan đến hiện tượng hoá hơi của nước.

B. vì da của chúng ta đã cung cấp nhiệt lượng để nước nóng sôi rồi hoá hơi nên nhiệt độ trên da giảm xuống.

C. vì da của chúng ta đã cung cấp nhiệt lượng trong quá trình bay hơi của nước nên nhiệt độ trên da giảm xuống.

D. vì nhiệt hoá hơi riêng của nước khá lớn.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Vì xuất hiện sự bay hơi của nước trên da do nước được cơ thể cung cấp nhiệt lượng, do đó ta cảm thấy mát.

Câu 3. Nhiệt hoá hơi riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó

A. hoá hơi hoàn toàn.

B. hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.

C. hoá hơi.

D. bay hơi hết.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Nhiệt hoá hơi riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất đó hoá hơi hoàn toàn ở nhiệt độ sôi.

Câu 4. Một nhóm học sinh làm thí nghiệm đo nhiệt hoá hơi riêng của nước theo hướng dẫn như SGK. Khối lượng nước sôi sử dụng là 270 g, kết quả đo được như Bảng 6.1.

Bảng 6.1. Khối lượng nước trong bình theo thời gian trong quá trình hoá hơi của nước

Thời gian τ (s)	40	120	200	260	300	360	420	460
Khối lượng nước m (g)	250	200	170	138	105	74	50	35

1. Hãy vẽ đồ thị thực nghiệm biểu diễn sự thay đổi của khối lượng nước trong bình theo thời gian trong quá trình hoá hơi.

2. Từ đồ thị vẽ được, hãy tính độ hụt khối lượng của nước trong bình sau mỗi giây.

Hướng dẫn:

1. Đồ thị thực nghiệm biểu diễn sự thay đổi của khối lượng nước trong bình theo thời gian trong quá trình hoá hơi có dạng như Hình 6.1G:

2. Độ hụt khối lượng sau mỗi giây xấp xỉ bằng $\Delta m=\frac{200-50}{420-120}=0,5$g.

Câu 5. Trong thí nghiệm mà các bạn học sinh thực hiện ở Bài 6.9, số đo oát kế là 1 150 W, đồ thị thực nghiệm xác định sự thay đổi khối lượng của nước trong bình theo thời gian như Hình 6.1G.

1. Xác định khoảng thời gian giữa hai lần đo P và Q.

2. Xác định độ hụt khối lượng giữa hai lần đo P và Q.

3. Xác định nhiệt hoá hơi riêng của nước.

4. Nếu tính đến hao phí nhiệt lượng là 2% thì nhiệt hoá hơi riêng của nước là bao nhiêu?

Hướng dẫn:

1. Khoảng thời gian giữa hai lần đo P và Q bằng: 420 - 120 = 300 s

2. Độ hụt khối lượng của nước giữa hai lần đo P và Q bằng: 0,2 - 0,05 = 0,15 kg

3. Nhiệt hoá hơi riêng của nước tính được là:

${\text{L}}_{{\text{H}}_2\text{O}}=\frac{\mathcal{P}\left({\tau }_{\text{Q}}-{\tau }_{\text{P}}\right)}{{\text{m}}_{\text{P}}-{\text{m}}_{\text{Q}}}$$=\frac{1150\cdot (420-120)}{0,15}=2,3\cdot {10}^6 \text{J}/\text{kg}$

4. Nhiệt hoá hơi riêng của nước tính tới cả hao phí nhiệt lượng bằng:

${\text{L}}_{{\text{H}}_2\text{O}}=\frac{\mathcal{P}\left({\tau }_{\text{Q}}-{\tau }_P\right)\cdot 98\%}{ {\text{m}}_{\text{P}}-{\text{m}}_{\text{Q}}}=2,254\cdot {10}^6 \text{J}/\text{kg}$

Xem thêm các bài viết về công thức Vật Lí 12 sách mới hay, chi tiết khác:

• Công thức nhiệt nóng chảy riêng

• Công thức số phân tử khí

• Công thức định luật Boyle

• Công thức định luật Charles

• Công thức phương trình trạng thái khí lí tưởng

• Công thức phương trình Clapeyron

---