Các công thức tính nhiệt lượng (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Các công thức tính nhiệt lượng lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Các công thức tính nhiệt lượng.

Các công thức tính nhiệt lượng (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

• Nhiệt lượng vật toả ra hoặc thu vào khi nhiệt độ thay đổi: Q = mc∆t = mc(t₂ − t₁).

* Trong đó:

m là khối lượng của vật (kg).

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

t₁ là nhiệt độ ban đầu của vật.

t₂ là nhiệt độ lúc sau của vật.

• Công thức tính nhiệt lượng nóng chảy: $Q=\lambda m$

Trong đó: λ là nhiệt nóng chảy riêng của chất; m là khối lượng chất bị nóng chảy hoàn toàn.

• Công thức tính nhiệt lượng hóa hơi: $Q=Lm$

Trong đó: L là nhiệt hoá hơi riêng của chất; m là khối lượng chất bị hoá hơi hoàn toàn.

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1: Khi ta cần đun nóng 5 lít nước từ 30°C lên 50°C cần bao nhiêu nhiệt lượng? Biết nhiệt dung riêng của nước là 4200 J/kg.K.

Hướng dẫn:

Ta có: Q = mc∆t = mc(t₂ − t₁).

5 lít có khối lượng 5 kg → Q = 5.4200.(50 - 30) = 420000 J = 420 kJ.

Ví dụ 2: Tính nhiệt lượng cần cung cấp để làm nóng chảy hoàn toàn một cục nước đá 100 g ở 0 °C. Biết nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 3,4.10⁵ J/kg.

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng cần cung cấp cho nước đá để nó nóng chảy ở nhiệt độ 0 °C là: ${\text{Q}}_{\text{nc}}=\lambda \text{m}=3,{4.10}^5.0,1=3,{4.10}^4 \text{J}$.

Ví dụ 3: Tính lượng nhiệt cần thiết để chuyển hóa 1,00 kg nước ở 100 °C (ở điều kiện áp suất bình thường) thành hơi. Cho nhiệt hóa hơi riêng của nước là 2,25.10⁶ J/kg.

Hướng dẫn:

Nhiệt lượng cần thiết để chuyển 1 kg nước ở 100°C thành hơi nước ở 100°C: $Q=Lm=2,25\cdot {10}^6\cdot 1=2250000( \text{J})$

3. Bài tập tự luyện

Câu 1: Biết nhiệt dung riêng của gỗ là c = 1 236 J/kg.K, khi 100 g gỗ giảm nhiệt độ đi 1 K thì nó

A. cần nhận nhiệt lượng 124 J từ môi trường bên ngoài.

B. giải phóng một năng lượng bằng 124 J ra môi trường bên ngoài.

C. giải phóng một năng lượng bằng 12,4 J ra môi trường bên ngoài.

D. cần nhận nhiệt lượng 1 240 J từ môi trường bên ngoài.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Giảm nhiệt độ thì vật giải phóng nhiệt lượng $Q=mc\Delta T=0,\mathrm{1.1236.1}=123,6J$

Câu 2: Tra trong bảng nhiệt dung riêng của một số chất, người ta đọc được nhiệt dung riêng của sắt là 440 J/kg.K. Điều này có nghĩa là

A. để làm nóng chảy 1 kg sắt cần 440 J.

B. để làm cho 1 kg sắt tăng nhiệt độ từ 0 °C đến 100 °C cần 440 J.

C. nếu lấy đi nhiệt lượng 440 J thì nhiệt độ của 1 kg sắt sẽ tăng thêm 1 °C.

D. nếu lấy đi nhiệt lượng 440 J thì nhiệt độ của 1 kg sắt sẽ giảm đi 1 °C.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Nhiệt dung riêng của sắt là 440 J/kg.K nghĩa là nếu lấy đi nhiệt lượng 440 J thì nhiệt độ của 1 kg sắt sẽ giảm đi 1 °C.

Câu 3: Để làm nóng 1 kg nước lên 1 °C, cần cung cấp cho nó nhiệt lượng là

A. 1 000 J.                     

B. 1 Wh.                       

C. 1,16 Wh.                  

D. 1 160 Wh.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

$Q=mc\Delta T=\mathrm{1.4200.1}=4200J=1,16Wh.$

Câu 4: Nhiệt lượng cần thiết để làm 1 kg của chất chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ xác định được gọi là

A. nhiệt dung riêng.                                         

B. nhiệt hoá hơi riêng.

C. Nhiệt nóng chảy riêng.

D. nhiệt hoá hơi.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Nhiệt lượng cần thiết để làm 1 kg của chất chuyển hoàn toàn từ thể lỏng sang thể khí ở nhiệt độ xác định được gọi là nhiệt hoá hơi riêng.

Câu 5: Người ta nhúng một khối sắt có khối lượng 1 kg vào trong 1 kg nước cùng ở nhiệt độ phòng rồi cung cấp cho chúng nhiệt lượng 100 J rồi để cho đến khi sắt và nước cân bằng nhiệt. Sắt hay nước hấp thụ năng lượng nhiệt nhiều hơn?

A. Chúng hấp thụ cùng một nhiệt lượng.

B. Sắt hấp thụ nhiệt lượng nhiều hơn.

C. Nước hấp thụ nhiệt lượng nhiều hơn.

D. Chưa đủ thông tin về hai vật nên chưa xác định được.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Nhiệt dung riêng của nước lớn hơn nhiệt dung riêng của sắt nên nước hấp thụ nhiệt lượng nhiều hơn.

Câu 6: Hai cốc giống nhau chứa nước nóng. Nước ở cốc thứ nhất nguội đi 15 °C trong 5 phút trong khi nước ở cốc thứ hai chỉ nguội đi 10 °C trong 5 phút. Đó là do

A. nước trong cốc thứ hai nhiều hơn.

B. nước trong cốc thứ hai ít hơn.

C. nước trong cốc thứ hai có nhiệt độ ban đầu cao hơn cốc thứ nhất.

D. nước trong cốc thứ hai có nhiệt độ ban đầu thấp hơn cốc thứ nhất.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Nhiệt dung riêng của nước trong hai cốc như nhau, trong cùng một khoảng thời gian thì độ giảm nhiệt độ là như nhau, nhưng nước trong cốc thứ nhất nguội đi nhanh hơn chứng tỏ lượng nước trong cốc thứ hai nhiều hơn.

Câu 7: Một ca nhôm có khối lượng 0,300 kg chứa 2,00 kg nước. Cho nhiệt dung riêng của nước và nhôm lần lượt là 4,20.10³ J/kg.K và 8,80.10² J/kg.K. Nhiệt lượng cần để đun nóng nước từ 10,0 °C đến 70,0 °C có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 504 kJ.                     

B. 15,8 kJ.                    

C. 520 kJ.                     

D. 619 kJ.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Nhiệt lượng cần cung cấp:

$Q=Q_{n\mathrm{hom}}+Q_{nuoc}=0,\mathrm{3.880.}(70-10)+\mathrm{2.4200.}(70-10)=519840J.$

Câu 8: Nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là 334.10³ J/kg. Năng lượng được hấp thụ bởi 10,0 g nước đá để chuyển hoàn toàn từ thể rắn sang thể lỏng là

A. 3,34.10³ J.                

B. 334.10⁴ J.                 

C. 334.10¹ J.                  

D. 334.10² J.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Nhiệt nóng chảy là $Q=\lambda m={334.10}^3.0,01=3340J.$

Sử dụng dữ liệu để trả lời câu 9, 10.

Ba quả bóng có cùng khối lượng 50 g, một quả bằng nhôm, một quả bằng sắt và một quả bằng chì. Nhiệt dung riêng của chúng lần lượt là 0,22 kcal/kg.K; 0,11 kcal/kg.K và 0,03 kcal/kg.K.

Câu 9: Người ta cung cấp cùng một nhiệt lượng cho mỗi quả bóng. Quả bóng đạt được nhiệt độ cao nhất là

A. Nhôm.                     

B. Chì.                          

C. Sắt.                          

D. Không có quả nào.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Nhiệt dung riêng của chì nhỏ nhất, nên chì có độ tăng nhiệt độ lớn nhất.

Câu 10: Nhiệt độ của mỗi quả bóng là 20 °C. Người ta nhúng cả ba quả vào trong một bình chứa 100 g nước ở nhiệt độ 40 °C.

Quả bóng đạt được nhiệt độ cao nhất là

A. Nhôm.                     

B. Chì.                          

C. Sắt.                          

D. Không có quả nào.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Khi nhúng cả 3 quả vào cùng một bình chứa nước thì đến khi cân bằng nhiệt, nhiệt độ của cả 3 quả là như nhau.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 12 hay, chi tiết khác:

• Phương trình cân bằng nhiệt và các quá trình chuyển thể
• Bài tập tính số nguyên tử, phân tử, số mol, khối lượng khí
• Bài tập quá trình đẳng nhiệt – Định luật Boyle
• Bài tập quá trình đẳng áp – Định luật Charles
• Bài tập phương trình trạng thái của khí lí tưởng

---