Nhiệt năng là gì? Nhiệt năng của một vật là gì?

Theo chương trình học Vật lý 8 ta đã tìm hiểu cơ năng là gì? Cơ năng liên quan đến lực tác động đến vật. Ngoài cơ năng ra, còn có một thuật ngữ liên quan đến nhiệt hay nhiệt độ đó là nhiệt năng. Vậy Nhiệt năng là gì?

Nhiệt năng là gì?

– Nhiệt năng là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật, nhiệt năng có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ, nhiệt độ của vật càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh và nhiệt năng của vật càng lớn.

– Là năng lượng được tổng hợp từ tất cả động năng mà một vật chất tạo ra nhờ chuyển động từ các hạt cấu tạo nên nó.

– Trong nhiệt động lực học, nhiệt là năng lượng truyền đến hoặc từ một hệ nhiệt động lực học, bằng các cơ chế khác với công hoặc chuyển giao nhiệt động lực học của vật chất.

– Nhiệt đề cập đến một lượng được truyền giữa các hệ thống, không phải thuộc tính của bất kỳ hệ thống nào hoặc ‘chứa’ bên trong nó. Mặt khác, nội năng là thuộc tính của một hệ thống duy nhất.

– Nhiệt và công phụ thuộc vào cách thức mà quá trình truyền năng lượng xảy ra, trong khi nội năng là một thuộc tính của trạng thái của một hệ thống và do đó có thể hiểu được mà không cần biết năng lượng đến đó như thế nào.

– Đơn vị của nhiệt năng là jun (J). 

Ví dụ về nhiệt năng

Để làm rõ hơn khái niệm Nhiệt năng là gì? nội dung này sẽ đưa ra ví dụ cụ thể như sau:

Lấy hai bàn tay xoa vào nhau liên tục và nhanh, một lúc sau ta thấy hai bàn tay nóng lên. Hiện tượng này cho thấy cơ năng đã chuyển hóa sang nhiệt năng.

Để ý thấy hai bàn tay chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ ở tay cũng nóng nhanh hơn. Ta thấy được nhiệt năng ở tay đã tăng lên. Bản chất bên trong là các phân tử đã chuyển động nhanh hơn, và bàn tay cũng không còn nóng lên nếu ta dừng lại. 

Nhiệt năng của một vật là gì?

Nhiệt năng của một vật là tổng động năng của các phân tử cấu tạo nên vật, nhiệt độ càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh vì nhiệt năng của vật lớn.

Cách làm thay đổi nhiệt năng của một vật

Nhiệt năng là gì? Để làm thay đổi nhiệt năng có hai cách: Làm tăng nhiệt độ của vật bằng cách thực hiện công và cách thứ hai truyền nhiệt:

– Thực hiện công: Là dùng lực tác động lên vật để có thể làm tăng nhiệt năng của vật. 

– Truyền nhiệt: Là truyền nhiệt sang vật, có một số hình thức truyền nhiệt khác nhau như phơi vật dưới ánh nắng mặt trời, hơ vật trên ngọn lửa, thả vật vào nước nóng…

Quá trình truyền nhiệt chỉ xảy ra khi hai vật có nhiệt độ khác nhau. Và nhiệt sẽ truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Đây là hiện tượng dễ thấy trong đời sống, đơn giản khi ta cho tay vào ly nước nóng cũng bị nhiệt độ nóng của nước làm cho tay bị nóng, hay bỏng tay.

Nhiệt lượng là gì?

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận thêm vào hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt của vật. 

Kí hiệu nhiệt lượng là Q, đơn vị của nhiệt lượng là J (Jun), 1 kJ = 1000 J. (Trên thực tế cũng có nhiều đơn vị khác dùng để đo nhiệt lượng và ta hoàn toàn có thể quy đổi lẫn nhau). 

Công thức để tính được nhiệt lượng là: Q = m . c . ∆t 

Trong đó:

Q: Nhiệt lượng (J) 

m: Khối lượng của vật (kg) 

c: Nhiệt dung của vật (J/kg.K)

∆t : Độ tăng hay giảm nhiệt độ của vật (hay còn gọi là biến thiên nhiệt độ. ∆t = t2 – t1)

∆t > 0 thì vật toả nhiệt, ∆t < 0 thì vật thu nhiệt).

Lưu ý: Nhiệt dung riêng của một chất cho chúng ta biết được nhiệt lượng cần có để làm cho 1 kg chất đó tăng lên 1 độ C so với nhiệt độ ban đầu.

Ứng dụng của nhiệt năng trong đời sống

Nhiệt năng là gì? Nhiệt năng (gọi tắt của năng lượng nhiệt) là dạng năng lượng được sử dụng nhiều nhất, trên 70% năng lượng được sử dụng trong thực tế ít nhất một lần ở dạng nhiệt. Với vai trò như vậy thì ngoài việc nghiên cứu thiết kế chế tạo, việc vận hành sử dụng các máy và thiết bị nhiệt sao cho kinh tế, hiệu quả cũng là điều hết sức có ý nghĩa.

Nhận thấy rõ rằng trong đời sống có những loại năng lượng phục vụ con người chính yếu như điện năng, quang năng, cơ năng, nhiệt năng. Trong đó nhiệt năng đặc biệt được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp sản xuất lẫn sinh hoạt hàng ngày. 

Trong đời sống sinh hoạt hàng ngày ở các hộ gia đình, nhiệt năng được sử dụng cho rất nhiều nhu cầu khác nhau như: để đun nấu thức ăn (bếp gas, bếp điện, lò nướng, nồi cơm điện, …);

Để cấp nước nóng cho tắm giặt (bình đun nước bằng gas, bằng điện, bằng năng lượng mặt trời); để sưởi ấm mùa đông (lò sưởi, bơm nhiệt – điều hòa nhiệt độ chạy chiều làm nóng);

Trong những ứng dụng về nhiệt năng ở trên đều thuộc quá trình chuyển hóa năng lượng. Sự chuyển hóa năng lượng liên tục xảy ra giữa điện năng sang cơ năng, cơ năng sang nhiệt năng. Qua đó ta thấy được các nguồn năng lượng khác nhau đều có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. 

Rất nhiều ứng dụng nhiệt năng trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cần có sự hiểu biết để sử dụng thiết bị an toàn và hiệu quả. Trong từng trường hợp, nếu mỗi người sử dụng chỉ cần có một chút kiến thức nhất định về nhiệt năng thì sẽ giúp cho máy hoặc thiết bị của mình làm việc an toàn, hiệu quả hơn và đối với toàn xã hội thì hiệu quả này sẽ vô cùng to lớn.