Công thức tính nhiệt lượng lớp 8 kèm ví dụ và bài tập có đáp án

Nhiệt lượng là gì?

Trước khi đi đến giải thích công thức tính nhiệt lượng, hãy cùng Monkey ôn lại nhiệt lượng là gì? 

Nhiệt lượng được định nghĩa như sau: Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm được hay mất bớt đi trong quá trình truyền nhiệt. 

Chú thích: Nhiệt năng của vật có bản chất như sau: Một vật được cấu tạo bởi các phân tử, các phân tử bên trong vật luôn luôn chuyển đổi không ngừng sinh ra động năng. Tổng động năng của các phân tử đó người ta gọi là nhiệt năng của vật.  Với nhiệt độ càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn. 

Các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt lượng 

Mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên với khối lượng, nhiệt độ, nhiệt dung sẽ giúp chúng ta hiểu được bản chất của công thức tính nhiệt lượng hơn. Hãy xem các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt lượng dưới đây. 

Khối lượng của vật 

Ở phần này ta tìm hiểu mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên với khối lượng của vật. 

Khối lượng của vật càng lớn thì nhiệt lượng của vật thu vào càng lớn. 

• Để chứng minh cho mối quan hệ này ta có thể xem một thí nghiệm đã được thực hiện như sau: 

• Dùng đèn cồn đun nóng hai cốc nước thuỷ tinh đến 40 °C, biết nhiệt độ ban đầu của nước là 20 °C.
• Hai cốc có kích cỡ như nhau nhưng cốc thứ nhất chứa 50g nước, cốc thứ hai chứ 100g nước. 
• Để đạt 40 °C cốc 1 cần thời gian đun là 5 phút, cốc hai cần 10 phút. 

=> Nhiệt lượng của cốc thứ 2 gấp hai lần nhiệt lượng của cốc thứ nhất (do cốc 2 có khối lượng gấp 2 lần cốc 1, mà để cùng đạt 40 °C nó phải thu vào lượng nhiệt nhiều hơn). 

Công thức tính độ tăng nhiệt độ của vật 

Tiếp theo cùng tìm hiểu mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên và độ tăng nhiệt độ của vật. 

Độ tăng nhiệt độ của vật càng lớn thì nhiệt lượng vật thu vào càng lớn. 

• Ví dụ chứng minh: Vẫn dùng thí nghiệm với hai cốc nước trên. Lần này ta cho vào hai cốc nước một lượng nước đều giống nhau là 50g. Thời gian đun của hai cốc nước khác nhau
• Nhiệt độ ban đầu của hai cốc nước là 20 °C. 
• Cốc 1 đun trong 5 phút thì nhiệt độ tăng lên 40 °C => độ tăng nhiệt độ là 20 °C
• Cốc 2 đun trong 10 phút thì nhiệt độ tăng lên 60 °C => độ tăng nhiệt độ là 40 °C

=> Độ tăng nhiệt độ cốc 1 = ½ độ tăng nhiệt độ cốc 2

Nhiệt lượng sẽ tỷ lệ với thời gian đun => nhiệt lượng cốc 1 = ½ nhiệt lượng cốc 2. 

Chất làm vật 

Cuối cùng ta tìm hiểu mối quan hệ giữa nhiệt lượng vật cần thu vào để nóng lên với chất làm vật. Đó là nhiệt lượng của vật cần thu vào để nóng lên phụ thuộc vào chất làm vật. 

• Ví dụ: Cùng đun 50g băng phiến và 50g nước trong hai cốc giống nhau, độ tăng nhiệt độ của cả ai như nhau đều bằng 20 °C. Tuy nhiên thời gian đun băng phiến mất 4 phút, đun nước mất 5 phút => nhiệt lượng của hai chất này khác nhau, mà yếu tố quyết định sự khác nhau chính là chất làm nên chúng. 

Công thức tính nhiệt lượng (vật lý 8)

Việc nhớ kỹ công thức tính nhiệt lượng là rất cần thiết bởi ngày nay chưa có dụng cụ nào giúp đo được nhiệt lượng từ vật. Ngoài ra có công thức giúp chúng ta thực hành giải một số bài tập vật lý dễ dàng hơn. 

Nhiệt lượng thu vào được tính bởi công thức sau: 

Chú thích: 

• Q: Nhiệt lượng (J). 

• m: Khối lượng vật (kg) 

• c: Nhiệt dung riêng của chất tạo ra vật (J/kg.K)

• ∆t: Độ tăng hay giảm nhiệt độ của vật (đo bằng độ C hoặc độ K). Nhiệt dung cho ta biết chính xác nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1kg chất của vật đó tăng được thêm 1 °C.

• ∆t = t2 - t1 (t2 là nhiệt độ cuối của vật, t1 là nhiệt độ đầu của vật.) 

Lưu ý: Ngoài J, kJ nhiệt lượng còn được tính bằng đơn vị calo, kcalo. 

1 kcalo = 1000 calo,  1 calo = 4,2 J 

Xem thêm: Lý thuyết về đối lưu & bức xạ nhiệt | Giải bài tập lý 8 chi tiết

Ví dụ cách tính nhiệt lượng dễ hiểu

Để hiểu rõ hơn về công thức tính nhiệt lượng chương trình Vật lý 8 dễ hiểu, dưới đây là ví dụ minh hoạ cụ thể:

Ví dụ 1:

Đun nóng 2 kg nước từ 20°C lên 80°C. Biết nhiệt dung riêng của nước: 4200 J/kg·°C. Tính nhiệt lượng cần cung cấp.

Giải:

Bước 1: Tính độ tăng nhiệt độ

Δt = 80 − 20 = 60°C

Bước 2: Áp dụng công thức

Q = 2 × 4200 × 60

Bước 3: Tính toán

Q = 504000 J

Kết luận: Cần 504.000 J để đun nóng lượng nước trên.

Ví dụ 2:

Một miếng nhôm 1,5 kg nguội từ 100°C xuống 30°C. Biết c nhôm = 880 J/kg·°C. Tính nhiệt lượng tỏa ra.

Giải:

Δt = 30 − 100 = −70°C

Q = 1,5 × 880 × (−70)

Q = −92.400 J

Dấu âm cho biết vật tỏa nhiệt ra môi trường.

Nhiệt dung riêng là gì?

Nhiệt dung riêng của một chất bất kỳ cho biết nhiệt lượng cần thiết để truyền 1kg chất đó sao cho nhiệt độ tăng thêm 1 °C (hay 1 °K). 

Ví dụ: Nước có nhiệt dung riêng là 4200 J/kg.K - nghĩa là nếu ta muốn làm cho 1kg nước nóng lên 1 °C thì cần phải truyền cho nước một nhiệt lượng là 4200 J. 

Tham khảo thêm nhiệt dung riêng của một số chất qua bảng dưới đây 

Bài tập công thức tính nhiệt lượng vật lý 8 

Câu 1: Để đun nóng 5 lít nước từ 20 °C lên 40 °C cần bao nhiêu nhiệt lượng?

Đáp án: Nhiệt lượng cần có là:

Q = m.c.Δt = 5.4200.(40 – 20) = 420000 J = 420kJ

Câu 2: Người ta cung cấp cho 10 lít nước một nhiệt lượng là 840kJ. Hỏi nước nóng lên thêm bao nhiêu nhiệt độ?

Đáp án: Nhiệt độ nước nóng thêm là: Δt = Q/ (m.c) = 840 000 / (10.4200) = 20 °C

Câu 3: Tính nhiệt dung riêng của một kim loại biết rằng phải cung cấp 5kg kim loại này ở 20 °C

một nhiệt lượng khoảng 59kJ để nó nóng lên đến 50 °C. Kim loại đó tên là gì?

Đáp án: Nhiệt dung riêng của một kim loại là: c = Q/ (m.Δt) = 59000/5.(50-20) = 393,3 J/kg.K

Câu 4: Người ta phơi ra nắng một chậu chứa 5 lít nước. Sau một thời gian nhiệt độ của nước tăng từ 28 °C  lên 34 °C. Hỏi nước đã thu được bao nhiêu năng lượng từ Mặt Trời?

Đáp án: Năng lượng nước đã thu được từ Mặt Trời là:

Qthu = m.c.Δt = 5.4200.(34 - 28) = 126000J = 126 kJ.

Sai lầm thường gặp khi tính nhiệt lượng

Khi áp dụng công thức tính nhiệt lượng, học sinh thường mắc một số lỗi cơ bản do nhầm lẫn về đơn vị, cách xác định độ biến thiên nhiệt độ hoặc hiểu chưa đúng điều kiện áp dụng công thức. Việc nhận diện các sai lầm này sẽ giúp tránh mất điểm trong bài kiểm tra và tính toán chính xác hơn.

• Quên đổi đơn vị khối lượng về kilôgam: Công thức chuẩn sử dụng đơn vị kg, nhưng đề bài thường cho theo gam. Nếu không đổi đơn vị, kết quả sẽ sai lệch rất lớn.
• Xác định sai độ biến thiên nhiệt độ: Độ biến thiên nhiệt độ được tính bằng nhiệt độ sau trừ nhiệt độ ban đầu. Nhiều người lấy trị tuyệt đối hoặc đảo vị trí hai nhiệt độ, dẫn đến sai dấu của kết quả.
• Dùng sai nhiệt dung riêng của chất: Mỗi chất có nhiệt dung riêng khác nhau. Nếu chọn nhầm giá trị nhiệt dung riêng, toàn bộ phép tính sẽ sai.
• Không thống nhất đơn vị trong phép tính: Các đại lượng phải dùng cùng hệ đơn vị: khối lượng tính bằng kg, nhiệt dung riêng theo J/kg·°C, nhiệt độ theo °C. Trộn lẫn đơn vị sẽ cho kết quả không chính xác.
• Hiểu sai ý nghĩa của dấu nhiệt lượng: Nhiệt lượng có thể mang giá trị dương hoặc âm. Giá trị dương biểu thị vật thu nhiệt, còn giá trị âm biểu thị vật tỏa nhiệt.
• Áp dụng công thức không đúng trường hợp: Công thức Q = m·c·Δt chỉ dùng khi vật thay đổi nhiệt độ mà không xảy ra sự chuyển thể. Nếu có nóng chảy, đông đặc hoặc bay hơi thì phải dùng công thức khác.
• Không đọc kỹ yêu cầu bài toán: Một số bài yêu cầu tính nhiệt lượng của hệ hoặc nhiệt trao đổi giữa hai vật. Nếu xác định sai đại lượng cần tìm, kết quả sẽ không đúng yêu cầu đề bài.

FAQ – Một số câu hỏi thường gặp về công thức tính nhiệt lượng

1. Công thức nhiệt lượng là gì?

Công thức tính nhiệt lượng khi một vật thay đổi nhiệt độ là:
Q = m·c·Δt
Trong đó Q là nhiệt lượng, m là khối lượng, c là nhiệt dung riêng và Δt là độ biến thiên nhiệt độ.

2. Khi nào áp dụng công thức Q = m·c·Δt?

Công thức này được sử dụng khi vật chỉ thay đổi nhiệt độ mà không xảy ra sự chuyển thể như nóng chảy, đông đặc hoặc bay hơi.

3. Độ biến thiên nhiệt độ được tính như thế nào?

Độ biến thiên nhiệt độ được tính bằng nhiệt độ sau trừ nhiệt độ ban đầu:
Δt = t₂ − t₁.

4. Nhiệt lượng có thể mang giá trị âm không?

Có. Nếu nhiệt độ của vật giảm, nhiệt lượng có giá trị âm, thể hiện vật tỏa nhiệt ra môi trường.

5. Đơn vị của các đại lượng trong công thức là gì?

Khối lượng tính bằng kilôgam (kg), nhiệt dung riêng tính bằng J/kg·°C, nhiệt độ tính bằng độ C và nhiệt lượng tính bằng Jun (J).

6. Nếu đề bài cho khối lượng theo gam thì xử lý thế nào?

Cần đổi về kilôgam trước khi tính. Ví dụ 500 g = 0,5 kg.

7. Công thức này có dùng được khi chất thay đổi trạng thái không?

Không. Khi xảy ra chuyển thể, cần dùng công thức tính nhiệt lượng riêng của quá trình nóng chảy hoặc bay hơi, không dùng Δt.

8. Làm thế nào để biết vật thu nhiệt hay tỏa nhiệt?

Nếu nhiệt độ tăng thì vật thu nhiệt, nếu nhiệt độ giảm thì vật tỏa nhiệt.

9. ∆t là gì?

Δt là độ biến thiên nhiệt độ của vật, được tính bằng nhiệt độ sau trừ nhiệt độ ban đầu: Δt = t₂ − t₁.

Nếu Δt dương, vật tăng nhiệt độ; nếu Δt âm, vật giảm nhiệt độ.

Trên đây là giải thích công thức tính nhiệt lượng đầy đủ và rất chi tiết, Monkey tin chắc rằng tất cả chúng ta đều dễ dàng hiểu được công thức này. Qua đây chúng ta cũng tự tin áp dụng công thức vào tính toán các bài tập theo chương trình học.