Nhiệt lượng là gì

Nhiệt lượng là khái niệm được nhắc đến khá phổ biến trong lĩnh vực vật lý học. Không chỉ có vậy, nhiệt lượng đóng vai trò khá quan trọng trong các hoạt động sinh hoạt hàng ngày cho đến những quy trình sản xuất công nghiệp phức tạp. Việc kiếm soát nhiệt lượng một cách hiệu quả không chỉ đem lại hiệu quả cao trong các hoạt động sản xuất mà còn góp phần thúc đẩy, nâng cao chất lượng sống của con người.

Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn đọc có cái nhìn sâu sắc hơn về nhiệt lượng cũng như vai trò, ứng dụng của nhiệt lượng trong đời sống.

Tìm hiểu về nhiệt lượng

Khái niệm về năng lượng nhiệt

Trước tiên chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu khái niệm về năng lượng nhiệt. Nhiệt là một dạng năng lượng có liên quan đến sự chuyển động của các phân tử trong một vật chất. Do đó, khi các hạt phân tử này dao động nhanh, chúng sẽ làm tăng nhiệt độ của vật. Ngược lại, khi các phân tử chuyển động chậm, thì nhiệt độ sẽ giảm.

Ngoài ra, trong quá trình các hạt phân tử chuyển động hỗn loạn sẽ làm sinh ra động năng. Vì vậy, nhiệt năng của một vật sẽ được tính bằng tổng của các động năng. Bao gồm động năng chuyển động của khối tâm + động năng quay của phân tử khi chúng quay quanh khối tâm + động năng trong dao động của các hạt nguyên tử cấu tạo nên phân tử quanh khối tâm chung.

Bên cạnh đó, nhiệt cũng có thể được trao đổi, truyền từ vật này sang vật khác thông qua các hình thức:

• Dẫn nhiệt: được hiểu là sự truyền năng lượng nhiệt từ vật này sang vật khác. Ví dụ, khi chúng ta rót nước nóng vào một chiếc ly. Sau một thời gian ngắn, chiếc ly cũng sẽ nóng dần lên. Đây chính là dấu hiệu của dẫn nhiệt.
• Đối lưu: thường được diễn ra trong môi trường chất lỏng hoặc chất khí.
• Bức xạ: khi đó, nhiệt sẽ được truyền tải dưới dạng sóng điện tử mà không cần đến môi trường truyền dẫn.

Đơn vị đo phổ biến của nhiệt là Celsius ( độ C), Fahrenheit ( độ F), Kelvin ( độ K).

Nhiệt lượng là gì

Hiểu một cách đơn giản thì nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật chất nhận được hoặc mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt lượng thường có ký hiệu là Q. Và trong hệ thống đơn vị đo lường quốc tế SI, đơn vị dùng để đo nhiệt lượng là Jun (J). Không chỉ có vậy, nhiệt lượng của một vật thường phụ thuộc vào 3 yếu tố chính đó là trọng lượng, sự biến đổi của nhiệt độ và đặc điểm các chất cấu tạo nên vật.

Đặc điểm và vai trò của nhiệt lượng

Đặc điểm chung của nhiệt lượng

Dưới đây là một số đặc điểm nổi bật của nhiệt lượng:

• Q thu được sẽ có khả năng làm vật nóng lên. Tuy nhiên, quá trình này diễn ra nhanh hay chậm còn phụ thuộc vào khối lượng của chất đó, sự thay đổi nhiệt độ cũng như nhiệt dung riêng của chất liệu làm ra vật.
• Khi nói một vật có nhiệt lượng riêng cao tức là nhiệt lượng tỏa ra để đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng nhiên liệu. Còn khi vật có nhiệt lượng riêng thấp, điều này đồng nghĩa với việc nhiệt độ riêng cao đã loại bỏ nhiệt bốc hơi của nước được giải phóng và hình thành trong quá trình đốt cháy mẫu nhiên liệu.
• Nhiệt dung của nhiệt lượng kế được hiểu là lượng nhiệt cần thiết để có thể đốt nóng nhiệt lượng kế lên 1 độ C ở điều kiện tiêu chuẩn.

Vai trò của nhiệt lượng

Nhiệt lượng có vai trò quan trọng, không thể thiếu trong các lĩnh vực vật lý cũng như thực tiễn đời sống hàng ngày. Trong vật lý, nhiệt lượng được hiểu là quá trình truyền năng lượng nhiệt từ vật này sang vật khác. Từ đó, chúng có thể làm thay đổi trạng thái nhiệt độ của vật thể, gây tác động, ảnh hưởng đến tính chất của chúng.

Không chỉ có vậy, trong các hoạt động sinh hoạt hàng ngày, Q được sử dụng để phục vụ các mục đích sử dụng khác nhau. Ví dụ như nhiệt lượng từ bếp gas, bếp từ giúp nấu chín thức ăn, hay Q từ các lò sưởi, máy sưởi để sưởi ấm trong những ngày mùa đông lạnh giá.,…

Ngoài ra, trong các ngành công nghiệp, Q giúp nung chảy kim loại, đem lại sự thuận tiện trong việc gia công sản xuất các thiết bị máy móc.

Hơn nữa, Q cũng sẽ có ảnh hưởng đến một số các hiện tượng tự nhiên như biến đổi khí hậu, thời tiết, đồng thời tác động đến sự sống của sinh vật. Ví dụ như Q từ mặt trời sẽ giúp cung cấp nguồn năng lượng cần thiết để cây cối thực hiện quá trình quang hợp, từ đó, duy trì sự sống của chúng trên trái đất.

Công thức tính nhiệt lượng

Để có thể tính được nhiệt lượng của vật chất, ta áp dụng công thức dưới đây:

Q= m * c * ∆t

Trong đó:

• Q: thể hiện nhiệt lượng mà vật chất thu vào hoặc tỏa ra. Đơn vị được dùng để đo nhiệt lượng là Jun (J).
• m: biểu diễn khối lượng của vật chất. Đơn vị đo khối lượng là kilogram (kg).
• c: là phần nhiệt dung riêng của chất liệu làm ra vật. Đơn vị đo nhiệt dung riêng là J/kg.K. Thông qua đại lượng này, chúng ta có thể biết được nhiệt lượng cần thiết để làm cho 1kg chất đó tăng thêm 1 độ C.
• ∆t: sự biến thiên của nhiệt độ. Đơn vị đo: độ C hoặc độ K. Khi đó: ∆t = t2 – t1. Nếu ∆t có giá trị dương ( lớn hơn 0) thì có nghĩa là vật tỏa nhiệt. Còn nếu ∆t mang giá trị âm ( nhỏ hơn 0 ) thì có nghĩa là vật thu nhiệt.

Ví dụ: Nếu biết khối lượng của nước là 2kg và nhiệt dung riêng của nước là khoảng 4200 J/kg.K. Khi muốn tăng nhiệt độ nước lên 10 độ C thì giá trị Q bằng bao nhiêu?

Áp dụng công thức trên, ta có nhiệt lượng bằng : 2 * 4200 * (10 – 0) = 84000 ( J).

Và để có thể giúp bạn đọc thuận tiện hơn trong việc tính toán, thì dưới đây là bảng tổng hợp giá trị nhiệt dung riêng của một số chất phổ biến:

Phương trình cân bằng nhiệt & công thức tính nhiệt lượng tỏa ra

Công thức tính nhiệt lượng tỏa ra

Q tỏa ra được hiểu là phần nhiệt năng của vật chất mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Để có thể tính được nhiệt lượng tỏa ra trong khi thực hiện đốt cháy nhiên liệu, chúng ta áp dụng công thức sau: Q = q *m

Trong đó:

• Q: là nhiệt lượng tỏa của vật. Đơn vị đo là Jun (J).
• q: thể hiện năng suất tỏa nhiệt của nhiên liệu. Đơn vị: jun trên kilogram (J/kg).
• m: khối lượng của loại nhiên liệu bị đốt cháy hoàn toàn. Đơn vị đo: kilogram (kg).

Phương trình cân bằng nhiệt

Hiện tượng cân bằng nhiệt xảy ra khi có sự tương tác, truyền nhiệt giữa hai hoặc nhiều vật chất. Khi đó, nhiệt sẽ truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp. Và quá trình này sẽ diễn ra theo một vòng tuần hoàn cho đến khi nhiệt độ của hai vật được cân bằng với nhau thì chúng sẽ dừng lại. Hay nói cách khác, nhiệt lượng của vật này tỏa ra sẽ chính bằng nhiệt lượng của vật kia thu vào.

Phương trình cân bằng nhiệt được biểu diễn như sau:

Q tỏa ra = Q thu vào 

Trong đó:

• Q tỏa ra: được hiểu là tổng giá trị nhiệt lượng mà vật chất tỏa ra. Đơn vị đo: Jun (J).
• Q thu vào: được hiểu là tổng giá trị nhiệt lượng mà vật chất thu nhận. Đơn vị đo: Jun (J).

Những yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt lượng

Qua công thức : Q = m * c * ∆t, chúng ta có thể dễ dàng thấy được có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến nhiệt lượng. Bao gồm:

• Khối lượng của vật chất: Khi vật có khối lượng càng lớn thì giá trị Q của vật thu được cũng sẽ càng lớn. Và ngược lại khi vật có khối lượng càng nhỏ thì giá trị nhiệt lượng của vật thu được lại càng nhỏ.
• Sự biến thiên nhiệt độ: giá trị biến thiên nhiệt độ của vật sẽ tỷ lệ thuật với nhiệt lượng. Khi đó, nếu độ tăng nhiệt của vật càng lớn thì giá trị Q thu được cũng sẽ càng lớn. Khi độ tăng nhiệt nhỏ thì giá trị nhiệt lượng thu được cũng sẽ nhỏ.
• Đặc điểm chất cấu tạo nên vật: Mỗi một vật thể lại được cấu tạo từ các chất liệu khác nhau. Chính vì vậy, giá trị nhiệt dung riêng của chúng cũng sẽ khác nhau. Những vật chất có nhiệt dung riêng càng lớn thì nhiệt lượng cũng càng lớn. Và những vật chất có giá trị nhiệt dung riêng nhỏ thì nhiệt lượng thu được của vật cũng sẽ nhỏ.

Cách phân biệt nhiệt lượng toàn phần và nhiệt lượng có ích

• Q toàn phần được hiểu là tổng nhiệt năng được giải phóng sau khi đốt cháy hoàn toàn một khối lượng nhiên liệu nhất định. Do đó, Q toàn phần sẽ bao gồm cả Q có ích và Q không có ích.
• Q có ích là phần nhiệt năng được sử dụng một cách hiệu quả, có ích trong các hệ thống ứng dụng.

Các ứng dụng của nhiệt lượng trong cuộc sống

• Là nguồn năng lượng không thể thiếu trong các thiết bị dân dụng hàng ngày như nồi cơm điện, ấm siêu tốc, lò vi sóng,…
• Trong các hệ thống sưởi ấm: Q được sử dụng để làm ấm không gian sống, đặc biệt là tại những khu vực có khí hậu lạnh.
• Hệ thống điều hòa không khí: dựa vào nguyên lý cân bằng nhiệt, chúng được dùng để làm mát không gian, giúp duy trì nhiệt độ phù hợp. Từ đó, đem lại sự thoải mái, dễ chịu cho người sử dụng.
• Ngành năng lượng tái tạo: Q từ mặt trời được sử dụng để tạo ra điện năng, giúp phục vụ, đáp ứng các yêu cầu, mục đích sử dụng khác nhau.
• Lĩnh vực y học: Q được áp dụng trong các phương pháp điều trị như liệu pháp nhiệt. Qua đó, nhiệt lượng sẽ giúp làm giảm các cơn đau, sưng viên, hỗ trợ quá trình phục hồi sức khỏe của con người được diễn ra nhanh chóng và hiệu quả.
• Quá trình bảo quản và vận chuyển thực phẩm: Chúng giúp duy trì mức nhiệt độ phù hợp để đảm bảo mang lại không gian bảo quản hiệu quả nhất. Điều này đồng nghĩa với việc sẽ giúp ngăn chặn sự sinh sôi và phát triển của các loài vi khuẩn, duy trì độ tươi sạch của các loại thực phẩm.
• Ngành công nghiệp hóa chất: chúng giúp duy trì điều kiện phản ứng thích hợp để các quy trình hóa học được diễn ra hiệu quả và an toàn.
• Ngành sản xuất và chế tạo ô tô: cung cấp năng lượng cần thiết để các động cơ, hệ thống điện tử, hệ thống làm mát được làm việc năng suất.
• Ngành van công nghiệp: được sử dụng để sản xuất và chế tạo các sản phẩm van công nghiệp. Ngoài ra, chúng còn giúp các nhà sản xuất kiểm tra về khả năng chịu nhiệt độ và áp lực của thiết bị. Qua đó, giúp đảm bảo các sản phẩm được chế tạo đạt chuẩn, đem lại sự an toàn trong quá trình sử dụng.

Bài viết trên, chúng tôi đã tổng hợp các thông tin cần thiết liên quan đến nhiệt lượng. Hy vọng với những điều mà chúng tôi vừa chia sẻ sẽ giúp quý khách hiểu rõ về công thức tính nhiệt lượng và áp dụng chúng vào thực tế một cách hiệu quả.

Xin trân trọng cảm ơn!

Các tìm kiếm liên quan:

• Nhiệt lượng đơn vị là gì
• Nhiệt năng là gì
• Nhiệt lượng độ bằng gì