Đâu là công thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt?

Công thức tính nhiệt lượng trong quá trình truyền nhiệt

Nhiệt lượng là thước đo năng lượng được truyền từ vật này sang vật khác do sự chênh lệch nhiệt độ giữa chúng. Khi truyền nhiệt, nhiệt lượng luôn đi từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

Trong quá trình truyền nhiệt, nhiệt lượng trao đổi được tính bằng công thức:

Q = m.c.Δt

trong đó:

• Q là nhiệt lượng truyền đi (tính bằng Jun, ký hiệu là J)
• m là khối lượng của vật truyền nhiệt (tính bằng kilogam, ký hiệu là kg)
• c là nhiệt dung riêng của vật truyền nhiệt (tính bằng Jun trên kilogam trên Kelvin, ký hiệu là J/kg.K)
• Δt là độ biến thiên nhiệt độ của vật truyền nhiệt (tính bằng Kelvin hoặc độ Celsius, ký hiệu là K hoặc °C)

Công thức trên chỉ áp dụng cho trường hợp không có sự thay đổi trạng thái vật chất. Ví dụ, khi nước nóng lên hoặc lạnh đi mà không chuyển sang dạng hơi hoặc đá. Nếu có sự thay đổi trạng thái vật chất, cần phải sử dụng các công thức khác để tính nhiệt lượng.

Một số ví dụ về phép tính nhiệt lượng:

• Một ấm nhôm có khối lượng 0,5 kg chứa 2 lít nước ở nhiệt độ 20°C. Người ta đun ấm trên bếp, sau một thời gian nhiệt độ nước tăng lên 80°C. Tính nhiệt lượng nước nhận được.

m = 0,5 kg (khối lượng ấm) + 2 kg (khối lượng nước) = 2,5 kg
c (nước) = 4190 J/kg.K
Δt = 80°C - 20°C = 60°C
Q = m.c.Δt = 2,5 kg x 4190 J/kg.K x 60°C = 628.500 J

Vậy, nước nhận được nhiệt lượng là 628.500 J.

• Một thỏi đồng có khối lượng 1 kg ở nhiệt độ 100°C được thả vào 2 kg nước ở nhiệt độ 20°C. Xác định nhiệt độ cân bằng của hệ thống.

m (đồng) = 1 kg
c (đồng) = 380 J/kg.K
m (nước) = 2 kg
c (nước) = 4190 J/kg.K
Q (đồng tỏa ra) = m.c.Δt = 1 kg x 380 J/kg.K x (100°C - t)
Q (nước thu vào) = m.c.Δt = 2 kg x 4190 J/kg.K x (t - 20°C)
Vì nhiệt lượng đồng tỏa ra bằng nhiệt lượng nước thu vào nên:
1 kg x 380 J/kg.K x (100°C - t) = 2 kg x 4190 J/kg.K x (t - 20°C)
Giải phương trình trên, ta được t ≈ 32,4°C

Vậy, nhiệt độ cân bằng của hệ thống là khoảng 32,4°C.