1. Khái niệm nhiệt nóng chảy riêng

• Khi một chất rắn được đun nóng tới nhiệt độ nóng chảy của nó, chất bắt đầu chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.
• Trong quá trình này, nhiệt độ không thay đổi, nhưng vẫn cần cung cấp nhiệt lượng cho chất để phá vỡ liên kết giữa các phân tử, giúp chất rắn biến thành chất lỏng hoàn toàn.
• Nhiệt lượng cung cấp cho vật khi vật bắt đầu nóng chảy cho đến khi nóng chảy hoàn toàn phụ thuộc vào khối lượng vật và tính chất của chất làm vật.
• Thí nghiệm cho thấy rằng nhiệt lượng để làm nóng chảy hoàn toàn chất ở nhiệt độ nóng chảy tỉ lệ thuận với khối lượng của vật: 

                      \(\frac{Q}{m} = hằng số\)

Hằng số này được gọi là nhiệt nóng chảy riêng của chất. Kí hiệu là λ. Được xác định bởi:

                        \(λ = \frac{Q}{m}\). 

• Đơn vị J/Kg.
• Nhiệt nóng chảy riêng phụ thuộc vào bản chất của chất.

2. Định nghĩa nhiệt nóng chảy riêng

Từ công thức:

\(λ = \frac{Q}{m}\)

ta rút ra định nghĩa nhiệt nóng chảy riêng của một chất như sau:

Nhiệt lượng cần truyền cho 1 kg chất để nó nóng chảy hoàn toàn ở nhiệt độ nóng chảy được gọi là nhiệt nóng chảy riêng của chất đó.

3. Công thức tính nhiệt lượng để làm nóng chảy hoàn toàn chất ở nhiệt độ nóng chảy:

Q = λm

Trong đó:

Q – Nhiệt lượng cần cung cấp (J).

m – Khối lượng chất (kg).

λ – Nhiệt nóng chảy riêng (J/kg).

Đơn vị của nhiệt nóng chảy riêng: J/kg (jun trên kilogram).

4. Ý nghĩa

Giá trị λ cho biết cần bao nhiêu Jun nhiệt để làm nóng chảy hoàn toàn 1 kg chất đó ở nhiệt độ nóng chảy.

Mỗi chất có một giá trị nhiệt nóng chảy riêng khác nhau.

Ví dụ: 

• Nước đá \(3,34.10^5J/Kg\)
• Đồng \(1,8.10^5J/Kg\)

5. Một số dạng toán

a. \(Q_{tỏa}=Q_{thu}\)

Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có nhiệt lượng do nước nóng tỏa ra bằng nhiệt lượng làm tan nước đá cộng thêm nhiệt lượng làm tăng nhiệt độ nước đá sau khi tan(đối với trường hợp đá tan hết)

Ví dụ 1: Cho cục nước đá 0,1 kg ở 0°C vào 0,5 kg nước ở 20°C. Tính nhiệt độ cân bằng của hệ. Biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J/Kg.K, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá \(3,34.10^5J/Kg.K\)

Giải:

Trước tiên ta cần xác định đá có tan hết không.

Giả sử đá tan hết thì nhiệt lượng do nước ở 20°C tỏa là:

\(Q_1 = 0,5 . 4200 . (20-0) = 42000 J\)

Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá tan hết

\( Q_2 = 0,1. 3,34.10^5 = 33400 J\)

Ta có: \( Q_1 > Q_2\) nên trường hợp này đá tan hết. 

Nếu \( Q_1 < Q_2\) thì đá không tan hết và nhiệt cân bằng sẽ là 0°C.

Quay lại với trường hợp hiện tại vì \( Q_1 > Q_2\) nên trường hợp này đá tan hết. Gọi t là nhiệt độ cân bằng.

Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có

\(Q_{tỏa}=Q_{thu}\)

\(0,5 . 4200 . (20 - t) = 0,1 . 3,34 . 10^5 + 0,1 . 4200 . (t - 0) \)

42000 - 2100t = 33400 + 420t

2520t = 8600

t ≈ 3,4°C

Ví dụ 2: Cho cục nước đá 0,3 kg ở 0°C vào 0,5 kg nước ở 20°C. Tính khối lượng còn lại của nước đá theo gam. Biết nhiệt dung riêng của nước 4200 J/Kg.K, nhiệt nóng chảy riêng của nước đá \(3,34.10^5J/Kg.K\)

Giải:

Trước tiên ta cũng cần xác định đá có tan hết không.

Giả sử đá tan hết thì nhiệt lượng do nước ở 20°C tỏa là:

\(Q_1 = 0,5 . 4200 . (20-0) = 42000 J\)

Nhiệt lượng cần thiết để cục nước đá tan hết

\( Q_2 = 0,3. 3,34.10^5 = 100200 J\)

Ta có: \( Q_1 < Q_2\) nên trường hợp này nước đá không tan hết(ngược với ví dụ trên). Nhiệt độ cân bằng trường hợp này là 0°C. Nhiệt lượng do nước 20°C tỏa ra chỉ làm tan 1 phần nước đá.

Gọi m là khối lượng nước đá tan. Áp dụng định luật bảo toàn năng lượng ta có:

\(Q_{tỏa}=Q_{thu}\)

\(0,5 . 4200 . (20 - 0) = m . 3,34 . 10^5 \)

m ≈ 0,126 kg

Khối lượng nước đá còn lại chưa tan là: 

0,3 - 0,126 = 0,174 kg

Đáp số: 174 gam

Đang tải câu hỏi...