Nhiệt năng là gì? Nhiệt lượng là gì? Ký hiệu, đơn vị đo, công thức tính

Môi trường xung quanh ta ẩn chứa nhiều loại năng lượng khác nhau trong đó có nhiệt năng. Hãy cùng chúng tôi theo dõi để hiểu hơn về lý thuyết này nhé! Nhiệt năng là gì? Nhiệt lượng là gì? Ký hiệu, đơn vị đo, công thức tính?

Nhiệt năng là gì?

Nhiệt năng của vật là tổng các động năng: động năng chuyển động của khối tâm của phân tử + động năng trong dao động của các nguyên tử cấu tạo nên phân tử quanh khối tâm chung + động năng quay của phân tử quanh khối tâm.

Nhiệt năng có mối quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ. Theo đó, nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn do các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động nhanh.

Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng chính là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm vào hoặc bị hao hụt do quá trình truyền nhiệt. Nó được ký hiệu là Q và trong tính toán đơn vị đo của nhiệt lượng là Jun (J).

Công thức tính nhiệt lượng

Công thức tính nhiệt lượng được xác định theo công thức sau:

Q = m.c. ∆t

Trong đó:

• Q là giá trị nhiệt lượng (J)

• m là trọng lượng của vật (Kg)

• c là nhiệt dung riêng chất cấu tạo nên vật (J/kg.K). Nó chính là nhiệt lượng cần thiết để cung cấp cho một đơn vị đo lượng chất tạo được ra vật đó

• ∆t = t₂ – t₁ là độ biến thiên nhiệt độ của vật (^oC hoặc ^oK)

Lưu ý: Nhiệt dung riêng của một chất cho chúng ta biết được nhiệt lượng cần có để làm cho 1 kg chất đó tăng lên 1 độ C so với nhiệt độ ban đầu.

Đặc điểm của nhiệt lượng

Nhiệt lượng vật cần thu để phục vụ cho quá trình làm nóng lên phụ thuộc hoàn toàn vào khối lượng của vật, độ tăng nhiệt độ của vật cũng như nhiệt dung riêng của chất liệu làm ra vật.

Nhiệt lượng riêng cao: Tức nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu trong bơm.

Nhiệt lượng riêng thấp: Tức nhiệt lượng riêng cao loại trừ nhiệt bốc hơi của nước được giải phóng và tạo thành trong cả quá trình đốt cháy mẫu nhiên liệu.

Nhiệt dung của nhiệt lượng kế và lượng nhiệt cần thiết để đốt nóng nhiệt lượng kế lên 1oC ở điều kiện tiêu chuẩn (còn gọi là giá trị nước của nhiệt lượng kế).

Phương trình cân bằng nhiệt

Q _thu = Q _toả

• Q thu: là tổng nhiệt lượng của các vật khi thu vào.
• Q tỏa:  tổng nhiệt lượng của các vật khi tỏa ra.

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu

Q = q.m

Trong đó:

• Q: là nhiệt lượng tỏa ra của vật (J).
• q: là năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu (J/kg)
• m: là khối lượng của nhiên liệu khi bị đốt cháy hoàn toàn được tính bằng kg.

Cách làm thay đổi nhiệt năng

Nhiệt năng của vật có thể thay đổi bằng 2 cách thực hiện công và truyền nhiệt:

– Thực hiện công: Đây là cách làm tăng nhiệt năng của một vật bằng cách tác động công lên trên vật hoặc khi vật có sự chuyển động.

Ví dụ: Khi chúng ta cọ xát hai hòn đá với nhau, hòn đá sẽ nóng lên dần dần, từ đó nhiệt năng của hai hòn đá sẽ tăng lên. Hoặc khi người thợ rèn dùng búa đập vào thanh sắt nhiều lần, thanh sắt sẽ nóng lên.

– Truyền nhiệt: Đây là cách làm thay đổi nhiệt độ của một vật bằng cách truyền nhiệt sang một vật khác.

Ví dụ: Khi chúng ta đặt một thanh sắt lên trên nắp của một nồi nước đang sôi thì thanh sắt sẽ nóng lên sau một thời gian. Hoặc khi thả một chiếc thìa bằng kim loại vào bát canh đang nóng, sau một lúc thì chiếc thìa cũng nóng lên.

Mối quan hệ giữa nhiệt năng và nhiệt độ

Nhiệt năng và nhiệt độ là hai khái niệm vật lý có sự liên kết và phụ thuộc lớn nhau vô cùng chặt chẽ. Nhiệt năng là tổng động năng phát sinh từ chuyển động của nguyên tử và các hạt cơ bản. Trong khi đó, nhiệt độ chính là đại lượng vật lý biểu hiện cho nhiệt năng của một vật. Vật thể có nhiệt độ cao đồng nghĩa với việc nó có lượng điện năng lớn.

Điều này là do các nguyên tử và hạt cơ bản chuyển động nhanh hơn trong môi trường nhiệt độ cao, đồng thời tạo ra nhiều nhiệt lượng hơn từ những chuyển động hỗn loạn của chúng.

Ứng dụng của nhiệt năng trong đời sống hàng ngày

Nhiệt năng được sử dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày của con người. Những ứng dụng này có thể được liệt kê như sau:

• Phục vụ đun nấu thức ăn. Nhiệt năng được sử dụng để làm nóng và nấu chín thức ăn trong các thiết bị nhà bếp như bếp gas, lò nướng, lò vi sóng, nồi cơm điện, …
• Làm cấp nước nóng cho nhu cầu sử dụng hàng ngày (tắm, giặt). Bình đun nước, thiết bị nóng lạnh, máy pha cà phê, …
• Làm ấm không khí trong thời tiết mùa đông. Quạt sưởi, lò sưởi, chăn điện, điều hòa nhiệt độ,…
• Sấy khô, hạn chế nấm mốc trong quá trình bảo quản thực phẩm và các loại thiết bị. Máy sấy, tủ chống ẩm, máy hút ẩm, …
• Để làm lạnh, làm đông bảo quản thức ăn, thực phẩm (tủ lạnh, tủ đông), …

Bài học trên đã giúp chúng ta có một cái nhìn rõ ràng hơn về bản chất của nhiệt năng, hiểu được nhiệt năng là gì và có những cách nào để giúp vật thay đổi nhiệt năng. Hy vọng qua bài viết này, các bạn đã hiểu thêm về loại năng lượng này và áp dụng được trong học tập, công việc.