Trong bộ môn vật lý, chúng ta đã được tiếp xúc với khái niệm nhiệt dung và nhiệt dung riêng. Vậy nhiệt dung và nhiệt dung riêng là gì? Khi biết được nhiệt dung riêng thì chúng ta sẽ biết được điều gì? Cùng chúng tôi đi tìm câu trả lời cho những thắc mắc liên quan đến vấn đề nhiệt dung nhé.
Định nghĩa nhiệt dung, nhiệt dung riêng là gì?
Trước khi đi tìm hiểu về khái niệm nhiệt dung riêng là gì thì chúng ta cần phải hiểu về nhiệt dung là gì?
Nhiệt dung là gì?
Định nghĩa nhiệt dung: Nhiệt dung là thuật ngữ được sử dụng thường xuyên trong môn Vật lý, nó dùng để mô tả lượng nhiệt cần phải được thêm vào 1 chất bất kỳ để làm tăng nhiệt độ của nó thêm 1 độ C.
Nhiệt dung riêng là gì?
Định nghĩa nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng của 1 chất là nhiệt lượng mà chúng ta phải cung cấp cho một đơn vị đo lường chất cụ thể để nhiệt độ của nó có thể tăng lên 1 độ trong quá trình nhất định.
VD: Nhiệt dung riêng không khí là 1005 J/kg.K, hay nhiệt dung riêng nước: 4200 J/kg.K,…
Nhiệt dung riêng và nhiệt dung khác nhau như thế nào?
Dưới đây là sự khác biệt giữa nhiệt dung và nhiệt dung riêng:
- Nhiệt dung riêng là 1 thuộc tính của vật liệu, còn nhiệt dung là 1 thuộc tính của vật.
- Nhiệt dung riêng của chất nguyên chất là không đổi, nhưng nhiệt dung của chất nào còn phụ thuộc vào khối lượng của mẫu.
- Nhiệt dung riêng sẽ không phụ thuộc vào khối lượng, còn nhiệt dung thì sẽ phụ thuộc
Nhiệt dung riêng cho biết điều gì?
Nhiệt dung riêng của một chất sẽ cho biết nhiệt lượng cần thiết để 1kg chất đó tăng thêm 1 độ C. Ví dụ: Biết nhiệt dung riêng của nước là 4.200 J/kg/K, có nghĩa là muốn làm cho 1kg nước nóng thêm 1 độ C thì cần truyền cho nước một nhiệt lượng là 4200J.
Đơn vị đo và ký hiệu của nhiệt dung riêng
Để thuận tiện trong việc sử dụng, người ta đã thống nhất đơn vị đo và ký hiệu của nhiệt dung riêng theo quy chuẩn quốc tế, cụ thể:
Đơn vị của nhiệt dung riêng là gì?
Theo quy định trong hệ thống đo lường quy chuẩn quốc tế, đơn vị đo của nhiệt dung riêng là Joule trên kg trên Kelvin [J·kg−1·K−1 hoặc J/[kg·K]; hoặc Joule trên mol trên Kelvin. Đơn vị của nhiệt dung riêng được lấy tên theo nhà vật lý người Anh -James Prescott Joule.
Nhiệt dung riêng kí hiệu là gì?
Trong hệ thống đo lường, nhiệt dung riêng có ký hiệu là C. Mặt khác, người ta cũng thường sử dụng nhiệt dung riêng để có thể tính toán được nhiệt lượng khi gia công nhiệt cho vật liệu xây dựng cũng như việc lựa chọn vật liệu trong những trạm nhiệt.
Những yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt dung riêng của 1 chất
Công suất nhiệt và nhiệt dung riêng là 2 đại lượng có liên quan chặt chẽ với nhau. Cái đầu tiên thực sự được phát sinh từ cái thứ 2. Nhiệt dung riêng được coi là 1 biến trạng thái, nghĩa là nó chỉ liên quan đến những tính chất bên trong của 1 chất nào đó mà không hề liên quan đến lượng của nó.
Do vậy, nhiệt dung riêng của nó sẽ được biểu thị dưới dạng nhiệt trên 1 đơn vị khối lượng bất kỳ. Mặt khác, công suất nhiệt cũng còn phải phụ thuộc vào mức độ của chất được nhắc đến phải trải qua quá trình truyền nhiệt, và nó không phải là 1 biến trạng thái.
Công thức tính nhiệt dung riêng
Để tính nhiệt dung riêng của các chất, chúng ta sẽ áp dụng dựa trên công thức tính nhiệt lượng, các bạn áp dụng theo công thức sau:
Q = m. c. t
Trong đó:
– Q: Nhiệt lượng [J]m là khối lượng của vật [kg].
– c: Nhiệt dung riêng của chất liệu [J / kg.K].
– ∆t: Nhiệt độ tăng giảm của vật [ độ C hoặc K].
Bảng nhiệt dung riêng của các chất
Các chất tồn tại ở thể lỏng hay thể rắn đều có nhiệt dung riêng. Vì thế, chúng tôi đã thống kê một số nhiệt dung riêng của kim loại và một số chất thường gặp các bạn có thể tham khảo:
| STT | Tên chất | Nhiệt dung riêng |
| 1 | Nhiệt dung riêng của nước | 4200 J/kg.K |
| 2 | Nhiệt dung riêng của nước đá | 1800 J/kg.K |
| 3 | Nhiệt dung riêng của đồng | 380 J/kg.K |
| 4 | Nhiệt dung riêng của không khí | 1005 J/kg.K |
| 5 | Nhiệt dung riêng của chì | 130 J/kg.K |
| 6 | Nhiệt dung riêng của dầu | 1670 J/kg.K |
| 7 | Nhiệt dung riêng của Hidro | 14,3 kJ/kg.K |
| 8 | Nhiệt dung riêng của inox 304 | 460 J/kg.K |
| 9 | Nhiệt dung riêng của sắt | 460 J/kg.K |
| 10 | Nhiệt dung riêng của CO2 | 0,75 kJ/kg.K |
| 11 | Nhiệt dung riêng của oxi | 0,92.10^3 J$ |
| 12 | Nhiệt dung riêng của nito | 1,042 J K-1g-1 |
| 13 | Nhiệt dung riêng của rượu | 2500 J/kg.K |
Cách đổi nhiệt dung riêng của nước theo độ C
Phía trên là bảng nhiệt dung riêng theo độ K, vậy cách đổi nhiệt dung riêng của nước theo độ C như thế nào?
Ta có: K = °C + 273.15
Nên nhiệt dung riêng của nước theo độ C là 4200 [J/kg.K] = 4200/ [1+273.15] = 15.32 [J/kg. °C]
Nhiệt dung riêng của nước: C = 4.186J/kg0C Nhiệt dung là lượng nhiệt vật hoặc một khối chất thu vào hay tỏa ra để tăng hoặc giảm 1K hoặc 1°CCông thức tính:C=[độ thay đổi nhiệt lượng]/[dT]
Trong biểu thức nhiệt lượng, nếu nhiệt độ của vật chỉ thay đổi đi một đơn vị thì biểu thức cho biết nhiệt lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của một vật có khối lượng nào đó lên một độ. Nhiệt lượng này gọi là Nhiệt Dung của vật đóNhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng của một chất là một đại lượng vật lý có giá trị bằng nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất đó để làm tăng nhiệt độ lên 1°C. Trong hệ thống đo lường quốc tế, đơn vị đo của nhiệt dung riêng là Joule trên kilôgam trên Kelvin, J•kg−1•K−1 hay J/[kg•K], hoặc Joule trên mol trên Kelvin.
Bạn đang xem: Nhiệt dung riêng là gì
Các công thức tính:
Công thức 1: Gọi C là nhiệt dung riêng.khi đó một vật có khối lượng M ở nhiệt độ T1 cần truyền một nhiệt lượng là Q để nhiệt độ vật tăng lên T2 khi đó C có giá trị bằng:
C = Q M [ T 2 − T 1 ] {\displaystyle C={\frac {Q}{M[T_{2}-T_{1}]}}}
Công thức 2: Giả sử vật rắn khảo sát có khối lượng M, nhiệt độ T và nhiệt dung riêng C.Cho vật rắn vào nhiệt lượng kế [có que khuấy] chứa nước ở nhiệt độ T1.
Gọi: m1 là khối lượng của nhiệt lượng kế và que khuấy.
C1 là nhiệt dung riêng của chất làm nhiệt lượng kế.
Xem thêm: Từ Trường, Cảm Ứng Từ, Đường Sức Từ Là Gì ? Từ Trường Là Gì
m2 là khối lượng nước chúa trong nhiệt lượng kế.
C2 là nhiệt dung riêng của nước.
Nếu T >T1 thì vật rắn tỏa ra một nhiệt lượng Q và nhiệt độ vật giảm từ T xuống T2.
Q=M.C.[T – T2]
Đồng thời nhiệt lượng kế que khuấy và nước nhận số nhiệt lượng ấy để tăng nhiệt từ T1 đến T2.
Q=[m1.C1+m2.C2][T2–T1]
Suy ra:
C = [ m 1 . C 1 + m 2 . C 2 ] . [ T 2 − T 1 ] M [ T − T 2 ] {\displaystyle C={\frac {[m_{1}.C_{1}+m_{2}.C_{2}].[T_{2}-T_{1}]}{M[T-T_{2}]}}}
- Nếu thể tích của hệ là một mol thì ta có nhiệt dung phân tử [tạm ký hiệu là Cmol]
+ Nhiệt dung mol đẳng tích [ký hiệu Cv] là nhiệt dung tính trong quá trình biến đổi mà thể tích của hệ không đổi và được tính bằng δ.Qv chia cho n.dT
+ Nhiệt dung mol đẳng áp [ký hiệu Cp] là nhiệt dung tính trong quá trình biến đổi mà áp suất của hệ không đổi và được tính bằng δ.Qp chia cho n.dT
Hai nhiệt dung trên nếu tính cho một đơn vị khối lượng thì được nhiệt dung riêng đẳng tích và nhiệt dung riêng đẳng áp [giá trị của nhiệt dung riêng trong các bài tập vật lý phổ thông thường là nhiệt dung riêng đẳng áp vì trong các bài tập đó áp suất của hệ là không đổi và bằng áp suất khí quyển và ở phổ thông người ta chỉ gọi nó đơn giản là nhiệt dung riêng thôi]. Nếu tính cho một mole thì được nhiệt dung phân tử [nhiệt dung mol] đẳng tích và đẳng áp, giá trị của các nhiệt dung này cho khí lý tưởng