Nhiệt dung riêng là gì?

Trước khi tìm hiểu về nhiệt dung riêng, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về khái niệm nhiệt dung.

Nhiệt dung là gì?

Nhiệt dung là lượng nhiệt mà một vật hoặc khối lượng hấp thụ hoặc tỏa ra để tăng hoặc giảm 1K hoặc 1 độ C.

Nhiệt dung riêng là gì?

Từ định nghĩa về nhiệt dung, chúng ta có thể hiểu rằng nhiệt dung riêng của một chất là lượng nhiệt cần cung cấp cho một đơn vị đo để chất đó có thể đốt nóng nhiệt độ của nó bằng một đơn vị nhiệt độ.

Sự khác biệt giữa nhiệt dung và nhiệt dung riêng

Dựa vào cách hiểu của hai khái niệm này, chúng ta có thể rút ra một số điểm khác biệt như sau:

• Nhiệt dung riêng là thuộc tính của vật liệu, trong khi nhiệt dung là thuộc tính của một vật.
• Đối với chất nguyên chất, nhiệt dung riêng không thay đổi. Tuy nhiên, nhiệt dung của một chất còn phụ thuộc vào khối lượng mẫu.
• Nhiệt dung riêng không phụ thuộc vào khối lượng, trong khi nhiệt dung phụ thuộc vào yếu tố này.

Ký hiệu và đơn vị của nhiệt dung riêng

– Ký hiệu

Nhiệt dung riêng được ký hiệu là C. Ký hiệu này được sử dụng để tính toán nhiệt lượng khi gia công nhiệt cho vật liệu xây dựng và khi chọn vật liệu trong các trạm nhiệt.

– Đơn vị đo

Trong hệ thống đo lường tiêu chuẩn quốc tế, đơn vị của nhiệt dung riêng là Joule trên kilogram trên Kelvin (J·kg−1·K−1 hay J/(kg·K)) hoặc Joule trên mol trên Kelvin.

Nhiệt dung riêng cho biết điều gì?

Dựa vào nhiệt dung riêng, chúng ta có thể biết lượng nhiệt cần thiết để một kilogram của chất đó tăng 1 độ C. Ví dụ, nhiệt dung riêng của nước là 4.200 J/kg/K, điều đó có nghĩa là để làm nóng 1 kilogram nước lên 1 độ C, cần truyền vào nước 4.200J nhiệt lượng.

Nhiệt dung riêng phụ thuộc vào yếu tố nào?

Nhiệt dung riêng và công suất nhiệt có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Nhiệt dung riêng cũng được coi là một biến trạng thái, nghĩa là nó sẽ phụ thuộc vào thuộc tính bên trong của một chất, không phụ thuộc vào số lượng của chất đó. Do đó, nhiệt dung riêng được biểu thị bằng nhiệt dung trên một đơn vị hoặc khối lượng tùy ý. Ngoài ra, nhiệt dung riêng cũng phụ thuộc vào mức độ truyền nhiệt của chất.

Công thức tính nhiệt dung riêng của các chất

Để tính toán nhiệt dung riêng, chúng ta cần sử dụng công thức tính nhiệt lượng:

Q = m. c. t

Trong đó:

• Q: Nhiệt lượng (J), m: 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

Những chất ở dạng rắn và lỏng sẽ có nhiệt dung riêng. Dưới đây là một số giá trị nhiệt dung riêng của các kim loại và chất phổ biến:

Nước: 4200 J/kg.K

Đá: 1800 J/kg.K

Đồng: 380 J/kg.K

Không khí: 1005 J/kg.K

Chì: 130 J/kg.K

Dầu: 1670 J/kg.K

Hidro: 14,3 kJ/kg.K

Inox 304: 460 J/kg.K

Sắt: 460 J/kg.K

CO2: 0,75 kJ/kg.K

Oxi: 0,92.10^3 J$

Nito: 1,042 J K-1g-1

Rượu: 2500 J/kg.K

Nhiệt dung riêng của nước theo nhiệt độ

Dựa vào bảng giá trị nhiệt dung riêng ở trên, hầu hết các chất được tính theo độ K. Vậy khi chuyển đổi sang độ C, nhiệt dung riêng của nước sẽ là bao nhiêu?

Chúng ta có:

K = °C + 273.15

Vậy nhiệt dung riêng của nước theo độ C là 4200 (J/kg.K) = 4200 / (1+273.15) = 15.32 (J/kg.°C)

Cách tính nhiệt dung riêng bằng nhiệt lượng kế

Trước khi tìm hiểu về cách tính, chúng ta hãy hiểu rõ nhiệt lượng kế là gì? Nó là một thiết bị được sử dụng để đo lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy một mẫu chất trong một môi trường giàu oxi bên trong một bình kín và được bao quanh bởi một lượng nước đã được xác định. Vì vậy, để tính toán nhiệt dung riêng thông qua nhiệt lượng kế, chúng ta thực hiện các bước sau:

Giả sử C là nhiệt dung riêng, khi đó một vật có khối lượng m ở nhiệt độ t1 cần truyền nhiệt lượng Q để nhiệt độ của vật tăng lên t2.

Chúng ta có:

Q = mc(t – t2)

Lúc này, nhiệt lượng kế có que khuấy và nước nhận nhiệt lượng đó để tăng nhiệt độ từ t1 đến t2.

Q = (m1.c1 + m2.c2).(T2 – t1)

Từ đó, chúng ta sẽ có:

C = (m1.c1 + m2.c2).(T2 – t1) / (m.(T – t2))

Đến đây, chúng ta đã tìm hiểu về cách tính nhiệt dung riêng theo nhiệt lượng kế. Hi vọng những thông tin này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về nhiệt dung riêng.

Được chỉnh sửa bởi: HEFC