Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
- I. GIỚI THIỆU
- 1. Nhiệt dung và nhiệt dung riêng là gì?
- 2. Phân biệt nhanh
- II. CÔNG THỨC NHIỆT DUNG RIÊNG (c)
- 1. Định nghĩa nhiệt dung riêng
- 2. Công thức tính nhiệt dung riêng
- 3. Ví dụ tính nhiệt dung riêng
- 4. Bảng nhiệt dung riêng của các chất
- 5. Ý nghĩa nhiệt dung riêng
- III. CÔNG THỨC NHIỆT DUNG (C)
- 1. Định nghĩa nhiệt dung
- 2. Công thức tính nhiệt dung
- 3. Ví dụ tính nhiệt dung
- 4. So sánh nhiệt dung và nhiệt dung riêng
- IV. CÔNG THỨC LIÊN HỆ VÀ BIẾN ĐỔI
- 1. Hệ thống công thức
- 2. Các dạng bài tập thường gặp
- 3. Ví dụ tổng hợp
- V. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP
- A. Công thức nhiệt dung riêng (c)
- B. Công thức nhiệt dung (C)
- C. Liên hệ giữa C và c
- D. Bảng công thức suy diễn
- VI. MẸO VÀ LƯU Ý
- 1. Mẹo phân biệt C và c
- 2. Các sai lầm thường gặp
- 3. Kiểm tra kết quả
- VII. BÀI TẬP MẪU
- IX. KẾT LUẬN
- Phân biệt nhanh C và c
- Giá trị cần nhớ
- Lời khuyên học tập
I. GIỚI THIỆU
1. Nhiệt dung và nhiệt dung riêng là gì?
Trong học phần Nhiệt học, có hai khái niệm rất quan trọng nhưng thường bị nhầm lẫn: nhiệt dung (C) và nhiệt dung riêng (c). Mặc dù tên gọi gần giống nhau, nhưng chúng có ý nghĩa và ứng dụng hoàn toàn khác nhau.
Hai khái niệm dễ nhầm lẫn:
| Đại lượng | Ký hiệu | Định nghĩa | Đơn vị |
|---|---|---|---|
| Nhiệt dung | C (chữ hoa) | Nhiệt lượng cần cung cấp để một vật tăng 1°C | J/K hoặc J/°C |
| Nhiệt dung riêng | c (chữ thường) | Nhiệt lượng cần cung cấp để 1 kg chất tăng 1°C | J/(kg.K) hoặc J/(kg.°C) |
Liên hệ giữa C và c: $$\boxed{C = mc}$$
Trong đó:
- C: nhiệt dung của vật (J/K)
- m: khối lượng của vật (kg)
- c: nhiệt dung riêng của chất (J/kg.K)
Điểm khác biệt cơ bản:
- Nhiệt dung (C): Phụ thuộc vào cả khối lượng và chất liệu của vật → Đặc trưng cho vật cụ thể
- Nhiệt dung riêng (c): Chỉ phụ thuộc vào chất liệu, không phụ thuộc khối lượng → Đặc trưng cho chất
2. Phân biệt nhanh
Nhiệt dung (C) – Đặc trưng cho VẬT:
- Mỗi vật có một giá trị C riêng
- Phụ thuộc vào khối lượng: vật nặng hơn có C lớn hơn
- Đơn vị: J/K (không có “kg”)
- Công thức: $C = \frac{Q}{\Delta t}$ hoặc $C = mc$
Nhiệt dung riêng (c) – Đặc trưng cho CHẤT:
- Mỗi chất có một giá trị c đặc trưng (tra trong bảng)
- Không phụ thuộc vào khối lượng
- Đơn vị: J/(kg.K) (có “kg”)
- Công thức: $c = \frac{Q}{m\Delta t}$
Ví dụ minh họa:
Xét nước có nhiệt dung riêng $c = 4200$ J/kg.K:
- 1 kg nước có nhiệt dung: $C_1 = 1 \times 4200 = 4200$ J/K
- 2 kg nước có nhiệt dung: $C_2 = 2 \times 4200 = 8400$ J/K
- 10 kg nước có nhiệt dung: $C_3 = 10 \times 4200 = 42000$ J/K
Nhận xét:
- Cả 3 trường hợp đều có c giống nhau (4200 J/kg.K) vì cùng là nước
- Nhưng C khác nhau vì khối lượng khác nhau
- C tỉ lệ thuận với khối lượng: khối lượng tăng gấp đôi → C tăng gấp đôi
Cách nhớ đơn giản:
“Nhiệt dung riêng (c) là của riêng từng chất, không đổi khi thay đổi khối lượng”
“Nhiệt dung (C) là của cả vật, thay đổi khi khối lượng thay đổi”
II. CÔNG THỨC NHIỆT DUNG RIÊNG (c)
1. Định nghĩa nhiệt dung riêng
Định nghĩa chính thức:
Nhiệt dung riêng của một chất là nhiệt lượng cần cung cấp để làm 1 kilôgam chất đó tăng nhiệt độ 1 độ C (hoặc 1 Kelvin).
Ký hiệu: c (chữ “c” viết thường)
Đơn vị:
- Trong hệ SI: J/(kg.K) – Jun trên kilôgam-kenvin
- Có thể viết: J/(kg.°C) – Jun trên kilôgam-độ C
- Lưu ý: 1°C = 1 K (về độ biến thiên nhiệt độ)
Ý nghĩa vật lý:
Nhiệt dung riêng cho biết “khả năng chứa nhiệt” của một chất:
- c lớn: Cần nhiều nhiệt lượng để làm nóng, khó thay đổi nhiệt độ → giữ nhiệt tốt
- c nhỏ: Cần ít nhiệt lượng để làm nóng, dễ thay đổi nhiệt độ → nóng nhanh, lạnh nhanh
2. Công thức tính nhiệt dung riêng
📌 Công thức 1: Từ định nghĩa
$$\boxed{c = \frac{Q}{m\Delta t}}$$
Trong đó:
- c: nhiệt dung riêng (J/kg.K hoặc J/kg.°C)
- Q: nhiệt lượng cung cấp hoặc tỏa ra (J)
- m: khối lượng của chất (kg)
- $\Delta t = t_2 – t_1$: độ biến thiên nhiệt độ (K hoặc °C)
- $t_1$: nhiệt độ ban đầu
- $t_2$: nhiệt độ cuối
📌 Công thức 2: Dạng khai triển
$$\boxed{c = \frac{Q}{m(t_2 – t_1)}}$$
Đây chỉ là cách viết khác của công thức 1.
Cách sử dụng công thức:
Bước 1: Xác định các đại lượng đã biết: Q, m, $t_1$, $t_2$
Bước 2: Tính độ biến thiên nhiệt độ: $\Delta t = t_2 – t_1$
Bước 3: Thay vào công thức: $c = \frac{Q}{m\Delta t}$
Bước 4: Tính toán và ghi đơn vị J/(kg.K)
3. Ví dụ tính nhiệt dung riêng
Bài toán: Để đun nóng 2 kg sắt từ 20°C lên 120°C cần cung cấp 92,000 J nhiệt lượng. Tính nhiệt dung riêng của sắt.
Phân tích:
- Khối lượng: m = 2 kg
- Nhiệt độ ban đầu: $t_1 = 20°C$
- Nhiệt độ cuối: $t_2 = 120°C$
- Nhiệt lượng: Q = 92,000 J
- Cần tìm: c = ?
Lời giải:
Bước 1: Tính độ biến thiên nhiệt độ $$\Delta t = t_2 – t_1 = 120 – 20 = 100°C$$
Bước 2: Áp dụng công thức $$c = \frac{Q}{m\Delta t}$$
Bước 3: Thay số $$c = \frac{92000}{2 \times 100} = \frac{92000}{200} = 460 \text{ J/(kg.K)}$$
Kết luận: Nhiệt dung riêng của sắt là 460 J/(kg.K).
Kiểm tra: So sánh với bảng số liệu → Sắt có $c = 460$ J/(kg.K) ✓ (chính xác!)
4. Bảng nhiệt dung riêng của các chất
Dưới đây là bảng nhiệt dung riêng của các chất thường gặp:
A. Chất lỏng
| Chất | c (J/kg.K) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Nước | 4200 | Cao nhất trong các chất lỏng thông thường |
| Nước biển | 3900 | Thấp hơn nước ngọt do có muối |
| Cồn (ethanol) | 2400 | Dễ bay hơi |
| Dầu hỏa | 2100 | Dùng làm nhiên liệu |
| Dầu ăn | 2000 | Dùng trong nấu nướng |
| Thủy ngân | 140 | Nhỏ nhất trong chất lỏng |
B. Chất rắn (Kim loại)
| Chất | c (J/kg.K) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Nhôm | 880 | Kim loại nhẹ, dẫn nhiệt tốt |
| Sắt/Thép | 460 | Kim loại phổ biến nhất |
| Đồng | 380 | Dẫn nhiệt và dẫn điện tốt |
| Kẽm | 380 | |
| Bạc | 230 | Kim loại quý |
| Chì | 130 | Kim loại nặng |
C. Chất rắn (Phi kim)
| Chất | c (J/kg.K) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Nước đá | 2100 | Bằng 1/2 nước lỏng |
| Gỗ | 1700 | Phụ thuộc loại gỗ |
| Gạch | 840 | Vật liệu xây dựng |
| Bê tông | 880 |
D. Chất khí
| Chất | c (J/kg.K) | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Không khí | 1000 | Khí quyển |
| Hơi nước | 2000 | Ở 100°C |
5. Ý nghĩa nhiệt dung riêng
Chất có c lớn (như nước):
Tính chất:
- Cần nhiệt lượng lớn để làm nóng
- Tỏa nhiệt lượng lớn khi nguội đi
- Nhiệt độ thay đổi chậm
- “Giữ nhiệt” tốt
Ứng dụng:
- Nước làm chất tải nhiệt: Trong hệ thống làm mát động cơ ô tô, máy bay
- Nước làm chất làm mát: Trong nhà máy điện, lò phản ứng hạt nhân
- Hệ thống sưởi trung tâm: Dùng nước nóng để sưởi ấm nhà cửa
- Điều hòa khí hậu: Biển và đại dương điều hòa nhiệt độ trái đất
- Chườm nóng/lạnh: Dùng túi nước chườm vì giữ nhiệt lâu
Chất có c nhỏ (như kim loại):
Tính chất:
- Cần ít nhiệt lượng để làm nóng
- Nóng nhanh, lạnh nhanh
- Nhiệt độ thay đổi nhanh
- Dẫn nhiệt tốt
Ứng dụng:
- Dụng cụ nấu nướng: Nồi, chảo bằng nhôm, đồng, inox
- Ủi quần áo: Đế bàn ủi bằng kim loại nóng nhanh
- Tản nhiệt: Tản nhiệt máy tính bằng nhôm hoặc đồng
- Bếp điện: Mâm nhiệt bằng kim loại
So sánh thực tế:
Cùng khối lượng 1 kg và cùng nhiệt lượng 4200 J:
- Nước: Tăng $\frac{4200}{1 \times 4200} = 1°C$
- Sắt: Tăng $\frac{4200}{1 \times 460} \approx 9.1°C$
- Đồng: Tăng $\frac{4200}{1 \times 380} \approx 11°C$
→ Kim loại nóng nhanh hơn nước gấp nhiều lần!
III. CÔNG THỨC NHIỆT DUNG (C)
1. Định nghĩa nhiệt dung
Định nghĩa chính thức:
Nhiệt dung của một vật là nhiệt lượng cần cung cấp để vật đó tăng nhiệt độ 1 độ C (hoặc 1 Kelvin).
Ký hiệu: C (chữ “C” viết hoa)
Đơn vị:
- Trong hệ SI: J/K – Jun trên Kenvin
- Có thể viết: J/°C – Jun trên độ C
Đặc điểm quan trọng:
Nhiệt dung C phụ thuộc vào:
- Khối lượng của vật: Vật càng nặng, C càng lớn
- Chất liệu của vật: Chất có c lớn → vật có C lớn
Ý nghĩa vật lý:
Nhiệt dung cho biết “dung lượng chứa nhiệt” của một vật cụ thể:
- Vật có C lớn: cần nhiều nhiệt để thay đổi nhiệt độ
- Vật có C nhỏ: cần ít nhiệt để thay đổi nhiệt độ
2. Công thức tính nhiệt dung
📌 Công thức 1: Từ định nghĩa
$$\boxed{C = \frac{Q}{\Delta t}}$$
Trong đó:
- C: nhiệt dung (J/K hoặc J/°C)
- Q: nhiệt lượng (J)
- $\Delta t = t_2 – t_1$: độ biến thiên nhiệt độ (K hoặc °C)
📌 Công thức 2: Liên hệ với nhiệt dung riêng
$$\boxed{C = mc}$$
Trong đó:
- C: nhiệt dung (J/K)
- m: khối lượng (kg)
- c: nhiệt dung riêng (J/kg.K)
Từ công thức này, ta có thể suy ra:
- Tính C khi biết m và c: $C = mc$
- Tính c khi biết C và m: $c = \frac{C}{m}$
- Tính m khi biết C và c: $m = \frac{C}{c}$
3. Ví dụ tính nhiệt dung
Bài toán 1: Tính nhiệt dung của 3 kg nước. Biết nhiệt dung riêng của nước là $c_{nước} = 4200$ J/(kg.K).
Lời giải:
Áp dụng công thức: $$C = mc$$
Thay số: $$C = 3 \times 4200 = 12,600 \text{ J/K}$$
Kết luận: Nhiệt dung của 3 kg nước là 12,600 J/K.
Ý nghĩa: Để làm 3 kg nước này tăng nhiệt độ lên 1°C cần cung cấp 12,600 J nhiệt lượng.
Bài toán 2: Một vật có nhiệt dung 5000 J/K. Tính nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của vật từ 30°C lên 80°C.
Lời giải:
Bước 1: Tính độ biến thiên nhiệt độ $$\Delta t = 80 – 30 = 50°C$$
Bước 2: Áp dụng công thức $$Q = C\Delta t$$
Bước 3: Thay số $$Q = 5000 \times 50 = 250,000 \text{ J} = 250 \text{ kJ}$$
Kết luận: Cần 250 kJ nhiệt lượng.
4. So sánh nhiệt dung và nhiệt dung riêng
Để hiểu rõ sự khác biệt, hãy xem bảng so sánh chi tiết:
| Tiêu chí | Nhiệt dung (C) | Nhiệt dung riêng (c) |
|---|---|---|
| Ký hiệu | C (chữ hoa) | c (chữ thường) |
| Đặc trưng cho | Vật cụ thể | Chất (vật liệu) |
| Phụ thuộc khối lượng | Có | Không |
| Công thức định nghĩa | $C = \frac{Q}{\Delta t}$ | $c = \frac{Q}{m\Delta t}$ |
| Đơn vị | J/K hoặc J/°C | J/(kg.K) hoặc J/(kg.°C) |
| Công thức liên hệ | $C = mc$ | $c = \frac{C}{m}$ |
| Giá trị | Thay đổi theo m | Không đổi (tra bảng) |
| Ví dụ | C của 2 kg nước = 8400 J/K | c của nước = 4200 J/(kg.K) |
Ví dụ minh họa chi tiết:
Xét 3 bình nước khác nhau:
- Bình 1: 1 kg nước
- Bình 2: 2 kg nước
- Bình 3: 10 kg nước
Nhiệt dung riêng c:
- Cả 3 bình: $c = 4200$ J/(kg.K) (giống nhau vì cùng là nước)
Nhiệt dung C:
- Bình 1: $C_1 = 1 \times 4200 = 4,200$ J/K
- Bình 2: $C_2 = 2 \times 4200 = 8,400$ J/K
- Bình 3: $C_3 = 10 \times 4200 = 42,000$ J/K
Nhận xét:
- Nhiệt dung riêng c không thay đổi vì cùng chất
- Nhiệt dung C tăng theo khối lượng
- Bình 2 nặng gấp đôi bình 1 → C tăng gấp đôi
- Bình 3 nặng gấp 10 bình 1 → C tăng gấp 10
IV. CÔNG THỨC LIÊN HỆ VÀ BIẾN ĐỔI
1. Hệ thống công thức
Xuất phát từ công thức nhiệt lượng cơ bản: $$Q = mc\Delta t$$
Từ đây, ta có thể suy ra các công thức khác:
📌 Tính nhiệt dung riêng: $$\boxed{c = \frac{Q}{m\Delta t}}$$
📌 Tính nhiệt dung: $$\boxed{C = \frac{Q}{\Delta t} = mc}$$
📌 Tính khối lượng: $$\boxed{m = \frac{Q}{c\Delta t} = \frac{C}{c}}$$
📌 Tính độ thay đổi nhiệt độ: $$\boxed{\Delta t = \frac{Q}{mc} = \frac{Q}{C}}$$
📌 Tính nhiệt lượng: $$\boxed{Q = mc\Delta t = C\Delta t}$$
2. Các dạng bài tập thường gặp
Dạng 1: Cho Q, m, ∆t → Tìm c
Công thức: $$c = \frac{Q}{m\Delta t}$$
Ví dụ: Q = 9200 J, m = 2 kg, ∆t = 10°C $$c = \frac{9200}{2 \times 10} = 460 \text{ J/(kg.K)}$$
Dạng 2: Cho c, m → Tìm C
Công thức: $$C = mc$$
Ví dụ: c = 880 J/(kg.K), m = 3 kg $$C = 3 \times 880 = 2640 \text{ J/K}$$
Dạng 3: Cho c, Q, ∆t → Tìm m
Công thức: $$m = \frac{Q}{c\Delta t}$$
Ví dụ: c = 4200 J/(kg.K), Q = 84000 J, ∆t = 20°C $$m = \frac{84000}{4200 \times 20} = 1 \text{ kg}$$
Dạng 4: Cho c (hoặc C), Q → Tìm ∆t
Công thức: $$\Delta t = \frac{Q}{mc} = \frac{Q}{C}$$
Ví dụ: C = 5000 J/K, Q = 150000 J $$\Delta t = \frac{150000}{5000} = 30°C$$
3. Ví dụ tổng hợp
Bài toán: Một vật có nhiệt dung C = 2100 J/K. Cần cung cấp 42,000 J nhiệt lượng để tăng nhiệt độ của vật từ 20°C lên 40°C.
a) Kiểm tra xem giá trị C có đúng không? b) Nếu nhiệt dung riêng của vật là c = 420 J/(kg.K), tính khối lượng của vật.
Lời giải:
Câu a) Kiểm tra C:
Bước 1: Tính ∆t $$\Delta t = 40 – 20 = 20°C$$
Bước 2: Tính C từ Q và ∆t $$C = \frac{Q}{\Delta t} = \frac{42000}{20} = 2100 \text{ J/K}$$
Kết luận: Giá trị C = 2100 J/K là chính xác ✓
Câu b) Tính khối lượng:
Từ công thức liên hệ: $$C = mc$$
Suy ra: $$m = \frac{C}{c} = \frac{2100}{420} = 5 \text{ kg}$$
Kết luận: Khối lượng của vật là 5 kg.
Kiểm tra lại:
- $Q = mc\Delta t = 5 \times 420 \times 20 = 42000$ J ✓
V. BẢNG CÔNG THỨC TỔNG HỢP
A. Công thức nhiệt dung riêng (c)
| Công thức | Ý nghĩa | Khi nào dùng |
|---|---|---|
| $c = \frac{Q}{m\Delta t}$ | Tính c từ Q, m, ∆t | Bài toán xác định chất |
| $c = \frac{C}{m}$ | Tính c từ C và m | Biết nhiệt dung của vật |
| $Q = mc\Delta t$ | Tính nhiệt lượng | Cho c, m, ∆t |
| $m = \frac{Q}{c\Delta t}$ | Tính khối lượng | Cho c, Q, ∆t |
| $\Delta t = \frac{Q}{mc}$ | Tính độ thay đổi nhiệt độ | Cho c, m, Q |
B. Công thức nhiệt dung (C)
| Công thức | Ý nghĩa | Khi nào dùng |
|---|---|---|
| $C = \frac{Q}{\Delta t}$ | Tính C từ Q và ∆t | Định nghĩa cơ bản |
| $C = mc$ | Tính C từ m và c | Biết khối lượng và chất |
| $Q = C\Delta t$ | Tính nhiệt lượng | Cho C và ∆t |
| $m = \frac{C}{c}$ | Tính khối lượng | Cho C và c |
| $\Delta t = \frac{Q}{C}$ | Tính độ thay đổi nhiệt độ | Cho C và Q |
C. Liên hệ giữa C và c
$$\boxed{C = mc} \quad \Leftrightarrow \quad \boxed{c = \frac{C}{m}}$$
Ý nghĩa:
- Nhiệt dung = khối lượng × nhiệt dung riêng
- Nhiệt dung riêng = nhiệt dung ÷ khối lượng
D. Bảng công thức suy diễn
| Cần tìm | Công thức | Dữ kiện cần có |
|---|---|---|
| c | $c = \frac{Q}{m\Delta t}$ | Q, m, ∆t |
| C | $C = mc$ hoặc $C = \frac{Q}{\Delta t}$ | m, c hoặc Q, ∆t |
| m | $m = \frac{Q}{c\Delta t}$ hoặc $m = \frac{C}{c}$ | Q, c, ∆t hoặc C, c |
| ∆t | $\Delta t = \frac{Q}{mc}$ hoặc $\Delta t = \frac{Q}{C}$ | Q, m, c hoặc Q, C |
| Q | $Q = mc\Delta t$ hoặc $Q = C\Delta t$ | m, c, ∆t hoặc C, ∆t |
VI. MẸO VÀ LƯU Ý
1. Mẹo phân biệt C và c
Mẹo 1: Nhớ chữ “riêng”
- Nhiệt dung riêng (c) → của chất riêng biệt
- Không phụ thuộc khối lượng
- Giống như “chiều cao riêng” của mỗi người (không đổi)
- Nhiệt dung (C) → của vật cụ thể
- Phụ thuộc cả khối lượng và chất
- Giống như “cân nặng” (thay đổi theo khối lượng)
Mẹo 2: Nhìn đơn vị
- c: J/(kg.K) → có “kg” trong đơn vị → “chịu ảnh hưởng” của khối lượng (ở mẫu)
- C: J/K → không có “kg” → không liên quan trực tiếp đến công thức
Mẹo 3: Công thức liên hệ
$$C = mc$$
- C = c × m → Nhân thêm khối lượng m
- Giống như: Tổng = Đơn giá × Số lượng
Mẹo 4: Tra bảng
- c có thể tra trong bảng số liệu (mỗi chất có một giá trị c cố định)
- C không tra được, phải tính từ m và c
2. Các sai lầm thường gặp
❌ SAI LẦM 1: Nhầm lẫn C và c
Ví dụ sai:
- Đề cho: m = 2 kg, c = 460 J/(kg.K)
- Học sinh viết: Nhiệt dung c = 920 J/K ❌
Đúng:
- Nhiệt dung C = mc = 2 × 460 = 920 J/K ✓
- Nhiệt dung riêng c vẫn là 460 J/(kg.K) ✓
❌ SAI LẦM 2: Quên đổi đơn vị g → kg
Ví dụ sai:
- m = 500 g, c = 4200 J/(kg.K)
- $Q = 500 \times 4200 \times 10 = 21,000,000$ J ❌ (Sai quá lớn!)
Đúng:
- Đổi: m = 500 g = 0.5 kg ✓
- $Q = 0.5 \times 4200 \times 10 = 21,000$ J ✓
❌ SAI LẦM 3: Nhầm công thức ∆t
Sai:
- $\Delta t = t_1 – t_2$ ❌
Đúng:
- $\Delta t = t_2 – t_1$ ✓ (luôn lấy cuối trừ đầu)
❌ SAI LẦM 4: Dùng nhầm công thức
Ví dụ: Đề cho c và m, cần tìm C
Sai:
- Dùng $C = \frac{Q}{\Delta t}$ nhưng không biết Q và ∆t ❌
Đúng:
- Dùng $C = mc$ ✓
3. Kiểm tra kết quả
Kiểm tra 1: Đơn vị
- c phải có đơn vị J/(kg.K) hoặc J/(kg.°C)
- C phải có đơn vị J/K hoặc J/°C
- Nếu đơn vị sai → sai ngay từ công thức
Kiểm tra 2: Độ lớn của c
So sánh với bảng số liệu:
- $c_{nước} \approx 4200$ J/(kg.K) (lớn nhất)
- $c_{kim loại}$: từ 100 đến 900 J/(kg.K)
- Nếu tính ra c > 5000 hoặc c < 50 → có thể sai
Kiểm tra 3: C tỉ lệ thuận với m
- Cùng chất, khối lượng tăng gấp đôi → C tăng gấp đôi
- Nếu m tăng mà C không tăng → sai
Kiểm tra 4: Thử lại công thức
Sau khi tìm được đáp án, thay ngược lại vào công thức ban đầu để kiểm tra.
Ví dụ:
- Tìm được m = 2 kg
- Kiểm tra: $Q = mc\Delta t = 2 \times 460 \times 10 = 9200$ J
- Nếu Q = 9200 J như đề bài → đúng ✓
VII. BÀI TẬP MẪU
Bài 1: Tính nhiệt dung riêng
Đề bài: Để đun nóng 0.5 kg nhôm từ 25°C lên 125°C cần cung cấp 44,000 J nhiệt lượng. Tính nhiệt dung riêng của nhôm.
Lời giải:
Xác định dữ kiện:
- Khối lượng: m = 0.5 kg
- Nhiệt độ ban đầu: $t_1 = 25°C$
- Nhiệt độ cuối: $t_2 = 125°C$
- Nhiệt lượng: Q = 44,000 J
- Cần tìm: c = ?
Tính toán:
Độ biến thiên nhiệt độ: $$\Delta t = t_2 – t_1 = 125 – 25 = 100°C$$
Áp dụng công thức: $$c = \frac{Q}{m\Delta t} = \frac{44000}{0.5 \times 100} = \frac{44000}{50} = 880 \text{ J/(kg.K)}$$
Kết luận: Nhiệt dung riêng của nhôm là 880 J/(kg.K).
Kiểm tra: Tra bảng số liệu → Nhôm có $c = 880$ J/(kg.K) ✓
Bài 2: Tính nhiệt dung
Đề bài: Tính nhiệt dung của 2 kg đồng. Biết nhiệt dung riêng của đồng là $c_{đồng} = 380$ J/(kg.K).
Lời giải:
Xác định dữ kiện:
- Khối lượng: m = 2 kg
- Nhiệt dung riêng: c = 380 J/(kg.K)
- Cần tìm: C = ?
Áp dụng công thức: $$C = mc = 2 \times 380 = 760 \text{ J/K}$$
Kết luận: Nhiệt dung của 2 kg đồng là 760 J/K.
Ý nghĩa: Để làm 2 kg đồng này tăng nhiệt độ lên 1°C cần 760 J.
Bài 3: Tính khối lượng
Đề bài: Một vật làm bằng sắt có nhiệt dung riêng 460 J/(kg.K). Cần 23,000 J nhiệt lượng để tăng nhiệt độ của vật lên 25°C. Tính khối lượng của vật.
Lời giải:
Xác định dữ kiện:
- Nhiệt dung riêng: c = 460 J/(kg.K)
- Nhiệt lượng: Q = 23,000 J
- Độ tăng nhiệt độ: ∆t = 25°C
- Cần tìm: m = ?
Áp dụng công thức: $$m = \frac{Q}{c\Delta t} = \frac{23000}{460 \times 25} = \frac{23000}{11500} = 2 \text{ kg}$$
Kết luận: Khối lượng của vật là 2 kg.
Kiểm tra: $Q = mc\Delta t = 2 \times 460 \times 25 = 23000$ J ✓
Bài 4: So sánh nhiệt dung
Đề bài: So sánh nhiệt dung của 1 kg nước và 2 kg nhôm. Biết $c_{nước} = 4200$ J/(kg.K) và $c_{nhôm} = 880$ J/(kg.K).
Lời giải:
Tính nhiệt dung của nước: $$C_{nước} = m_{nước} \times c_{nước} = 1 \times 4200 = 4200 \text{ J/K}$$
Tính nhiệt dung của nhôm: $$C_{nhôm} = m_{nhôm} \times c_{nhôm} = 2 \times 880 = 1760 \text{ J/K}$$
So sánh: $$C_{nước} = 4200 \text{ J/K} > C_{nhôm} = 1760 \text{ J/K}$$
Kết luận:
- Nhiệt dung của 1 kg nước lớn hơn nhiệt dung của 2 kg nhôm
- Tỉ lệ: $\frac{C_{nước}}{C_{nhôm}} = \frac{4200}{1760} \approx 2.4$
- Nước “chứa nhiệt” tốt hơn nhôm gấp 2.4 lần
Ý nghĩa thực tế: Đó là lý do tại sao dùng nước làm chất tải nhiệt thay vì kim loại.
Bài 5: Tính nhiệt lượng từ C
Đề bài: Một vật có nhiệt dung C = 3000 J/K. Tính nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của vật từ 15°C lên 65°C.
Lời giải:
Xác định dữ kiện:
- Nhiệt dung: C = 3000 J/K
- Nhiệt độ ban đầu: $t_1 = 15°C$
- Nhiệt độ cuối: $t_2 = 65°C$
- Cần tìm: Q = ?
Tính độ biến thiên nhiệt độ: $$\Delta t = t_2 – t_1 = 65 – 15 = 50°C$$
Áp dụng công thức: $$Q = C\Delta t = 3000 \times 50 = 150,000 \text{ J} = 150 \text{ kJ}$$
Kết luận: Cần 150 kJ nhiệt lượng.
Bài 6: Bài toán tổng hợp
Đề bài: Một chất lỏng có nhiệt dung riêng $c = 2100$ J/(kg.K) và khối lượng 3 kg.
a) Tính nhiệt dung của chất lỏng này b) Tính nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của chất lỏng lên 30°C
Lời giải:
Câu a) Tính nhiệt dung:
Áp dụng công thức: $$C = mc = 3 \times 2100 = 6300 \text{ J/K}$$
Kết luận a: Nhiệt dung là 6300 J/K.
Câu b) Tính nhiệt lượng:
Cách 1: Dùng công thức $Q = mc\Delta t$ $$Q = 3 \times 2100 \times 30 = 189,000 \text{ J}$$
Cách 2: Dùng công thức $Q = C\Delta t$ $$Q = 6300 \times 30 = 189,000 \text{ J}$$
Kết luận b: Cần 189,000 J = 189 kJ nhiệt lượng.
IX. KẾT LUẬN
Bài viết đã phân biệt rõ ràng và chi tiết về nhiệt dung C và nhiệt dung riêng c – hai khái niệm quan trọng trong Nhiệt học:
Nhiệt dung riêng (c): $$\boxed{c = \frac{Q}{m\Delta t}}$$
- Đặc trưng cho chất (vật liệu)
- Không phụ thuộc khối lượng
- Đơn vị: J/(kg.K)
- Tra trong bảng số liệu
Nhiệt dung (C): $$\boxed{C = \frac{Q}{\Delta t} = mc}$$
- Đặc trưng cho vật cụ thể
- Phụ thuộc cả khối lượng và chất
- Đơn vị: J/K
- Tính từ m và c
Liên hệ quan trọng: $$\boxed{C = mc}$$
Phân biệt nhanh C và c
| Đặc điểm | c (chữ thường) | C (chữ hoa) |
|---|---|---|
| Đơn vị | J/(kg.K) | J/K |
| Đặc trưng | Chất | Vật |
| Phụ thuộc m | Không | Có |
| Tra bảng | Được | Không |
Cách nhớ:
- c có “kg” trong đơn vị → của chất
- C không có “kg” → của vật
Giá trị cần nhớ
Nhiệt dung riêng các chất thường gặp:
- $c_{nước} = 4200$ J/(kg.K) – lớn nhất, quan trọng nhất
- $c_{nhôm} = 880$ J/(kg.K)
- $c_{sắt} = 460$ J/(kg.K)
- $c_{đồng} = 380$ J/(kg.K)
Lời khuyên học tập
📌 Phân biệt rõ C và c qua đơn vị và ý nghĩa
📌 Nhớ công thức: $c = \frac{Q}{m\Delta t}$ và $C = mc$
📌 Nhớ giá trị: $c_{nước} = 4200$ J/(kg.K) (quan trọng nhất!)
📌 Dùng công thức chuyển đổi: $C = mc$ để tính C từ c hoặc ngược lại
📌 Kiểm tra đơn vị: sau khi tính để đảm bảo không nhầm lẫn
📌 Hiểu ứng dụng: nước làm chất tải nhiệt, kim loại làm nồi nấu
Cô Trần Thị Bình
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Tổ trưởng chuyên môn Tổ Lý – Hóa – Sinh tại Edus
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Hoá Học, Bằng Thạc sĩ, Chức danh nghề nghiệp Giáo viên THPT – Hạng II, Tin học ứng dụng cơ bản, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 12+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Gia Định
