Trong kỳ thi xử lý vật liệu nguy hiểm, việc hiểu các khái niệm cơ bản về nhiệt, nhiệt dung riêng và dung lượng nhiệt là rất quan trọng. Bài viết này sẽ giải thích chi tiết những khái niệm này, đồng thời cung cấp các bài tập thực hành và lời giải để hỗ trợ ôn thi.
Khái Niệm Cơ Bản Về Nhiệt Lượng và Nhiệt Độ
Năng lượng liên quan khi một chất nóng lên hoặc nguội đi được gọi là “nhiệt lượng”. Để hiểu về nhiệt lượng, cần nắm vững mối quan hệ giữa calo (cal) và jun (J), nhiệt dung riêng, mối quan hệ giữa nhiệt độ tuyệt đối và nhiệt độ Celsius, và dung lượng nhiệt. Đặc biệt, “nhiệt dung riêng” là một chỉ số quan trọng cho biết mức độ dễ nóng lên hoặc nguội đi của một chất.
Mối Quan Hệ Giữa Calo (cal) và Jun (J)
Đơn vị dùng để đo nhiệt lượng là calo (cal) và jun (J). Mối quan hệ giữa chúng như sau:
Định nghĩa: 1 cal = 4,186 J
Tham chiếu: 1 cal là lượng nhiệt cần thiết để làm tăng nhiệt độ của 1 gam nước từ 14,5°C lên 15,5°C. Định nghĩa này dựa trên sự thay đổi nhiệt độ của nước.
Nhiệt Dung Riêng
Nhiệt dung riêng là một chỉ số quan trọng cho biết mức độ dễ nóng lên hoặc nguội đi của một chất.
Định nghĩa: Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của 1 gam chất lên 1 K (hoặc 1°C). Đơn vị là J/(g·K) hoặc J/(g·°C).
Đặc điểm: Những chất có nhiệt dung riêng thấp sẽ dễ thay đổi nhiệt độ khi có ít nhiệt lượng, làm cho chúng “dễ nóng lên và dễ nguội đi.” Ví dụ, kim loại có nhiệt dung riêng thấp nên nhiệt độ thay đổi nhanh. Ngược lại, những chất có nhiệt dung riêng cao như nước thì khó nóng lên và khó nguội đi.
Mối Quan Hệ Giữa Nhiệt Độ Tuyệt Đối (Kelvin) và Nhiệt Độ Celsius
Có hai thang đo nhiệt độ, nhiệt độ Celsius (°C) và nhiệt độ tuyệt đối (K), và có thể chuyển đổi chúng theo công thức sau:
Công thức: K (Kelvin) = °C (Celsius) + 273
Nhiệt độ tuyệt đối được sử dụng như một chỉ số trực tiếp của năng lượng trong một chất, với “độ không tuyệt đối” (-273°C) làm mốc.
Dung Lượng Nhiệt
Dung lượng nhiệt biểu thị lượng nhiệt mà một chất có thể tích trữ tổng cộng.
Định nghĩa: Dung lượng nhiệt là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của toàn bộ chất lên 1°C (hoặc 1 K).
Công thức: Dung lượng nhiệt = Nhiệt dung riêng × Khối lượng
Đặc điểm: Những chất có dung lượng nhiệt lớn sẽ khó nóng lên và cũng khó nguội đi. Ví dụ, dung lượng nhiệt của nước cao, nên nhiệt độ của đại dương và hồ không dễ thay đổi nhanh chóng.
Ví Dụ Bài Tập Thực Hành 1
熱に関する一般的な説明について、次のうち誤っているものはどれか。
Trong các mô tả chung về nhiệt lượng dưới đây, đâu là mô tả không đúng?
(1) Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của 1 g chất lên 1 K (Kelvin).
(2) Những chất có độ dẫn nhiệt cao dễ dàng truyền nhiệt.
(3) Những chất có nhiệt dung riêng thấp dễ nóng lên và nguội đi.
(4) Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ nhất ở chất lỏng và lớn nhất ở chất khí.
(5) Thể tích của khí lý tưởng giãn nở thêm khoảng 1/273 thể tích của nó ở 0°C khi nhiệt độ tăng 1°C ở áp suất không đổi.
Giải thích:(4) Hệ số giãn nở nhiệt là chỉ số cho biết thể tích của một chất tăng lên bao nhiêu khi nhiệt độ tăng. Thông thường, hệ số giãn nở của chất rắn là nhỏ nhất, trong khi chất khí là lớn nhất. Hệ số giãn nở của chất lỏng lớn hơn chất rắn nhưng nhỏ hơn chất khí, vì vậy câu này không đúng. Câu đúng phải là “chất rắn có hệ số giãn nở nhỏ nhất và chất khí có hệ số lớn nhất.”
Đáp án: (4)
Ví Dụ Bài Tập Thực Hành 2
50℃のある物質200gに2.5kJの熱量を与えたところ、温度が60℃に上昇しました。この物質の比熱はいくらか。
Một vật có khối lượng 200g ở nhiệt độ 50°C được cung cấp 2,5 kJ nhiệt lượng, làm tăng nhiệt độ lên 60°C. Nhiệt dung riêng của vật liệu này là bao nhiêu?
(1) 0,25 J/(g·K)
(2) 0,50 J/(g·K)
(3) 0,75 J/(g·K)
(4) 1,00 J/(g·K)
(5) 1,25 J/(g·K)
Giải thích: Nhiệt dung riêng có thể được tính theo công thức sau:
Nhiệt dung riêng = Nhiệt lượng (Q) ÷ (Khối lượng (m) × Sự thay đổi nhiệt độ (ΔT))
Ở đây:
Nhiệt lượng Q = 2500 J, Khối lượng m = 200 g, Sự thay đổi nhiệt độ ΔT = 60°C – 50°C = 10°C.
Tính toán:Nhiệt dung riêng = 2500 J ÷ (200 g × 10°C) = 2500 ÷ 2000 = 0,50 J/(g·K)
Đáp án: (5)
Kết Luận
Nhiệt dung riêng là một chỉ số quan trọng cho biết mức độ dễ nóng lên hoặc nguội đi của một chất và là một chủ đề thường gặp trong kỳ thi xử lý vật liệu nguy hiểm. Để chuẩn bị cho kỳ thi, hãy đảm bảo hiểu rõ về nhiệt dung riêng, dung lượng nhiệt, độ dẫn nhiệt và các khái niệm cơ bản khác để có thể giải quyết các vấn đề liên quan đến thay đổi nhiệt độ.
コメント