Nhiệt năng là gì? Các cách làm thay đổi nhiệt năng của vật 

Chu Văn An

Năng lượng nhiệt được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống ngày nay và có liên quan mật thiết đến nhiệt độ. Tuy nhiên, đây vẫn còn là một khái niệm khá mơ hồ đối với nhiều người. Để giúp bạn hiểu nhiệt năng là gì? Ứng dụng thực tế của nhiệt năng? Hãy cùng theo dõi bài viết dưới đây của Vietchem nhé!

1. Nhiệt năng là gì?

Nhiệt năng là tập hợp động năng của các phân tử chuyển động hỗn loạn tạo nên vật thể. Những chuyển động này bao gồm chuyển động quay của các phân tử xung quanh tâm khối, chuyển động của khối tâm phân tử và sự dao động của các hạt cấu trúc với hạt nhân nguyên tử làm trung tâm. Do đó, nhiệt năng sẽ phụ thuộc vào động năng.

Mặt khác, nhiệt năng và nhiệt độ có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Nhiệt độ của một vật càng cao thì nhiệt năng của nó càng lớn và các phân tử cấu tạo nên vật đó chuyển động càng nhanh. Vì vậy nhiệt năng còn được gọi là nhiệt năng.

Đơn vị đo nhiệt năng có ký hiệu J (joule).

Hình 1: Nhiệt năng và nhiệt độ có mối tương quan

Ví dụ về năng lượng nhiệt:

• Mặt trời: là nguồn năng lượng tự nhiên rất quan trọng cho sự tồn tại của các sinh vật sống trên trái đất. Dạng năng lượng nhiệt này còn được gọi là năng lượng ánh sáng.
• trong lửa: Lửa là hiện tượng giải phóng năng lượng khi liên kết bị phá vỡ. Đây cũng là sự giải phóng năng lượng nhiệt.
• Đốt nhiên liệu: nhiệt năng sinh ra khi đốt nhiên liệu. Nhiên liệu là những chất dễ cháy, cung cấp năng lượng như than củi, xăng, gỗ, dầu hỏa, v.v..

2. Các đại lượng liên quan đến nhiệt năng

2.1. Nhiệt

Nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ vật này sang vật khác của vật liệu làm biến đổi nhiệt năng.

Ký hiệu nhiệt lượng là Q, đơn vị là J (joule). Theo đó, cứ 1kJ = 1000J

Công thức tính nhiệt lượng: Q = mc Δt

Trong đó:

• Q: nhiệt lượng, đơn vị J
• m: khối lượng của vật, đơn vị kg
• c: nhiệt dung của vật, đơn vị J/kg.K
• Δt: tăng giảm nhiệt độ của vật (biến đổi nhiệt độ), đơn vị 0C hoặc 0K
• Δt = t2 – t1 (t1 là nhiệt độ ban đầu, t2 là nhiệt độ cuối cùng)
• Δt > 0 thì vật tỏa nhiệt, Δt < 0 thì vật hấp thụ nhiệt

2.2. Nhiệt dung riêng

Tính trên một đơn vị khối lượng, nhiệt dung riêng là tổng nhiệt năng cần thiết để làm tăng nhiệt độ của một vật. Theo đó, nhiệt dung riêng của vật liệu được coi là một tính chất vật lý.

Giá trị nhiệt dung riêng tỷ lệ thuận với kích thước khi đưa vào hệ thống thử nghiệm.

Đơn vị đo nhiệt dung riêng là J/kg.K đối với hệ đo SI

Hình 2: Nhiệt dung riêng là tổng lượng nhiệt làm thay đổi nhiệt độ của vật

3. Cách thay đổi nhiệt năng của một vật

Hiểu được nhiệt năng là gì sẽ giúp bạn biết cách biến đổi nhiệt năng của một vật khá đơn giản. Cụ thể:

3.1. Thực hiện công việc

Vào mùa đông, nếu xoa hai bàn tay vào nhau, bàn tay sẽ dần ấm lên. Tức là bạn chà càng nhanh thì bàn tay ấm lên càng nhanh, đồng nghĩa với việc nhiệt năng của bàn tay đã thay đổi theo chiều tăng dần.

Nguyên nhân là do các phân tử, hạt cấu trúc trong tay chúng ta rung động và chuyển động nhanh hơn khiến nhiệt lượng tăng lên. Tất nhiên, nếu bạn ngừng xoa tay, nhiệt độ sẽ tự động giảm xuống.

Hay từ xa xưa con người đã biết tạo ra lửa bằng gỗ và đá. Đây là hành động được thực hiện bằng cách chà xát gỗ khô với đá để làm cho các phân tử chuyển động nhanh hơn, sau đó nóng dần lên, tạo ra nhiệt độ cao và hình thành lửa.

Điều này cho thấy hầu hết các hành động cọ xát của vật chất đều làm cho nhiệt năng của vật tăng lên.

Hình 3: Đá và gỗ khô ma sát tạo ra lửa là nhiệt năng

3.2. Truyền nhiệt

Truyền nhiệt cũng là một cách phổ biến để biến đổi nhiệt năng trong cuộc sống. Chỉ cần cho tay vào tách trà nóng cũng có thể khiến tay bạn bị bỏng do nhiệt độ nóng của nước.

Tương tự, đun nóng miếng đồng trên lửa hoặc thả miếng đồng vào cốc nước nóng. Lúc này, nước nóng đã truyền nhiệt sang đồng xu khiến nhiệt độ của đồng xu cũng tăng lên.

Lưu ý: sự truyền nhiệt chỉ xảy ra khi hai vật có nhiệt độ khác nhau. Đồng thời, nhiệt sẽ truyền từ vật có nhiệt độ cao sang vật có nhiệt độ thấp.

4. Ứng dụng nhiệt năng trong đời sống

Trong hoạt động của con người ngày nay, yếu tố năng lượng là không thể thiếu. Nguồn năng lượng có thể tồn tại dưới nhiều dạng như:

• Cơ năng: năng lượng của chuyển động cơ học bao gồm thế năng và động năng.
• Năng lượng điện: năng lượng của các electron tự do có dòng chảy định hướng.
• Năng lượng quang điện: năng lượng quang học như ánh sáng mặt trời
• Năng lượng hóa học: năng lượng được tạo ra từ các phản ứng hóa học

Hình 4: Máy sấy tóc hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt năng

Tuy nhiên, năng lượng nhiệt vẫn là nguồn năng lượng được sử dụng rộng rãi nhất. Ví dụ:

• Máy sấy quần áo, máy sấy tóc, điều hòa, quạt hơi nước…
• Thiết bị nấu nướng: bếp điện, bếp từ, lò vi sóng, nồi cơm điện, nồi chiên không dầu…
• Thiết bị pha cà phê: máy pha cà phê, ấm đun nước điện…
• Bảo quản thực phẩm: tủ lạnh, tủ đông, máy hút ẩm, máy sấy thực phẩm…

Trên đây là những thông tin được Vietchem tổng hợp và chia sẻ giúp bạn tìm ra câu trả lời nhiệt năng là gì. Hy vọng bài viết này thực sự hữu ích và giúp các bạn nắm vững lý thuyết để áp dụng vào cuộc sống.