Nhiệt Nóng Chảy Riêng
Khái niệm và ý nghĩa nhiệt nóng chảy riêng, công thức $Q = \lambda m$, bài toán tổng hợp và thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá
▸ Nhắc lại về sự nóng chảy
- Sự nóng chảy là quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.
- Mỗi chất rắn kết tinh có một nhiệt độ nóng chảy xác định (ở một áp suất nhất định).
- Khi đang nóng chảy, nhiệt độ của chất không đổi dù vẫn được cung cấp nhiệt.
▸ Hệ thức từ thí nghiệm
Nhiệt lượng cần truyền cho vật từ lúc bắt đầu đến khi nóng chảy hoàn toàn tỉ lệ thuận với khối lượng của vật:
Với mỗi chất, hằng số này có độ lớn riêng — gọi là nhiệt nóng chảy riêng của chất.
- Kí hiệu: $\lambda$ (lambda).
- Đơn vị: J/kg (không có K vì nhiệt độ không đổi).
- Công thức: $\lambda = \dfrac{Q}{m}$.
▸ Ý nghĩa vật lí
| Nhiệt nóng chảy riêng | Ý nghĩa |
|---|---|
| $\lambda$ lớn | Cần nhiều nhiệt để nóng chảy hoàn toàn → khó nóng chảy. |
| $\lambda$ nhỏ | Cần ít nhiệt để nóng chảy hoàn toàn → dễ nóng chảy. |
| Chất | Nhiệt độ nóng chảy (°C) | $\lambda$ (J/kg) |
|---|---|---|
| Nước đá | 0 | $3{,}34 \times 10^5$ |
| Sắt | 1 535 | $2{,}77 \times 10^5$ |
| Đồng | 1 084 | $1{,}80 \times 10^5$ |
| Chì | 327 | $0{,}25 \times 10^5$ |
Nhận xét:
- Nước đá có nhiệt nóng chảy riêng lớn nhất trong bảng.
- Chì có nhiệt nóng chảy riêng nhỏ nhất → dễ nóng chảy nhất.
- Nhiệt độ nóng chảy không liên quan đến nhiệt nóng chảy riêng (nước đá có nhiệt độ nóng chảy thấp nhất nhưng $\lambda$ lại lớn nhất).
Nhiệt lượng cần cung cấp để làm một vật nóng chảy hoàn toàn (ở nhiệt độ nóng chảy):
| Đại lượng | Kí hiệu | Đơn vị |
|---|---|---|
| Nhiệt lượng nóng chảy | $Q$ | J |
| Nhiệt nóng chảy riêng | $\lambda$ | J/kg |
| Khối lượng | $m$ | kg |
▸ Phân biệt với công thức $Q = mc\Delta T$
| Đặc điểm | $Q = mc\Delta T$ | $Q = \lambda m$ |
|---|---|---|
| Áp dụng khi | Vật thay đổi nhiệt độ | Vật đang nóng chảy |
| Nhiệt độ | Thay đổi ($\Delta T \neq 0$) | Không đổi |
| Năng lượng dùng để | Tăng động năng phân tử | Phá vỡ mạng tinh thể |
Khi đun một vật rắn từ nhiệt độ ban đầu $t_1$ đến khi nóng chảy hoàn toàn, cần tính tổng nhiệt lượng qua hai giai đoạn:
(T tăng dần)
(T không đổi)
- $Q_1 = mc(t_{nc} - t_1)$: nhiệt lượng đun vật từ $t_1$ đến nhiệt độ nóng chảy $t_{nc}$.
- $Q_2 = \lambda m$: nhiệt lượng làm vật nóng chảy hoàn toàn ở $t_{nc}$.
▸ Bài toán có hiệu suất (lò nung, bếp điện…)
Nếu thiết bị chỉ dùng được một phần năng lượng (hiệu suất $H$) vào việc làm nóng và nóng chảy vật:
trong đó $Q_{có ích} = Q_1 + Q_2$, $P$ là công suất của thiết bị, $t$ là thời gian cần thiết.
Mục đích: Xác định nhiệt nóng chảy riêng của nước đá bằng phương pháp thực nghiệm.
| Dụng cụ | Chức năng |
|---|---|
| Biến thế nguồn | Cung cấp điện cho điện trở nhiệt. |
| Oát kế | Đo công suất điện, kèm chức năng đo thời gian. |
| Nhiệt kế điện tử | Đo nhiệt độ. |
| Nhiệt lượng kế (vỏ xốp) | Chứa nước đá, cách nhiệt với môi trường. |
| Cân điện tử | Đo khối lượng nước đá. |
▸ Cơ sở lí thuyết
Nhiệt lượng làm nước đá nóng chảy bằng điện năng tiêu thụ của điện trở nhiệt trong thời gian nước đá tan hết:
Suy ra nhiệt nóng chảy riêng của nước đá:
với $P$ là công suất điện trung bình (W), $\tau$ là thời gian nước đá tan hết (s).
▸ Các bước tiến hành
| Bước | Thao tác |
|---|---|
| 1 | Cho nước đá (và ít nước lạnh) vào nhiệt lượng kế sao cho ngập điện trở nhiệt; cân khối lượng nước đá. |
| 2 | Cắm đầu đo nhiệt kế vào nhiệt lượng kế. |
| 3 | Nối oát kế với nhiệt lượng kế và nguồn điện. |
| 4 | Bật nguồn, khuấy đều; đọc thời gian và nhiệt độ sau mỗi 2 phút. |
| 5 | Ghi số liệu vào bảng và xử lí kết quả. |
Nhận xét từ đồ thị: Đoạn nhiệt độ không đổi ở 0°C ứng với lúc nước đá đang nóng chảy. Khi nhiệt độ bắt đầu tăng (sau điểm M) là lúc nước đá đã tan hết. Thời gian tại điểm M chính là $\tau$ (thời gian nước đá tan hết).
▸ Công thức cần nhớ
| Công thức | Ý nghĩa |
|---|---|
| $Q = \lambda \cdot m$ | Nhiệt lượng làm vật nóng chảy hoàn toàn. |
| $\lambda = \dfrac{Q}{m}$ ; $m = \dfrac{Q}{\lambda}$ | Tính nhiệt nóng chảy riêng / khối lượng. |
| $Q = mc(t_{nc}-t_1) + \lambda m$ | Bài toán tổng hợp (đun nóng + nóng chảy). |
| $\lambda = \dfrac{P \cdot \tau}{m}$ | Đo nhiệt nóng chảy riêng bằng thí nghiệm. |
▸ Phân biệt c và λ
| Đặc điểm | Nhiệt dung riêng $c$ | Nhiệt nóng chảy riêng $\lambda$ |
|---|---|---|
| Đơn vị | J/(kg·K) | J/kg |
| Công thức | $Q = mc\Delta T$ | $Q = \lambda m$ |
| Nhiệt độ | Thay đổi | Không đổi |
▸ Nhiệt nóng chảy riêng cần nhớ
| Chất | $\lambda$ (×10⁵ J/kg) |
|---|---|
| Nước đá | 3,34 |
| Sắt | 2,77 |
| Đồng | 1,80 |
| Chì | 0,25 |
▸ Lỗi sai thường gặp
| ❌ Sai | ✅ Đúng |
|---|---|
| Đơn vị $\lambda$ là J/(kg·K) | Đơn vị là J/kg (nhiệt độ không đổi) |
| Dùng $Q = \lambda m$ khi vật chưa ở nhiệt độ nóng chảy | Chỉ dùng khi vật đang ở nhiệt độ nóng chảy |
| Nhiệt độ tăng khi đang nóng chảy | Nhiệt độ không đổi khi đang nóng chảy |
| $\lambda$ lớn → dễ nóng chảy | $\lambda$ lớn → khó nóng chảy (cần nhiều nhiệt hơn) |
Sơ đồ tư duy, bảng tóm tắt công thức, các mẹo tính nhanh và lỗi sai thường gặp.
Đã nắm vững lý thuyết, các em chuyển sang tab Bài Tập để luyện 23 câu bám sát SGK nhé!
Cùng luyện Bài 5 – Nhiệt nóng chảy riêng!
23 câu: 18 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!

Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn
