Nhiệt năng là gì? Từ A-Z về nhiệt năng

Nhiệt năng là một đại lượng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động nghiên cứu khoa học. Vậy có bao giờ bạn thắc mắc về nhiệt năng là gì? Nhiệt năng có những tác động và ảnh hưởng gì đến hoạt động làm việc của máy móc không? Cùng Vimitech.vn tìm hiểu về nhiệt năng qua bài chia sẻ dưới đây nhé!

1. Nhiệt năng là gì?

Nhiệt năng là một đại lượng vật lý mà chúng ta đã được tiếp cận từ khi còn học tại cấp THCS. Vậy về mặt khái niệm nhiệt năng là gì? Nhiệt năng được hiểu 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.

Vậy nhiệt năng được tạo ra như thế nào?

Nguyên tử và phân tử là các thành phần cấu tạo nên các chất bên trong vật. Các nguyên tử và phân tử này luôn chuyển động không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì chúng có xu hướng chuyển động hỗn loạn càng nhanh. Chính vì vậy mà tạo ra nhiệt năng.

Từ đây chúng ta có thể thấy nhiệt năng có mối quan hệ lớn tới nhiệt độ và động năng.

Đơn vị đo của nhiệt năng là Jun ký hiệu là (J).

2. Các đại lượng vật lý ảnh hưởng đến nhiệt năng

Nhiệt năng là gì? Các đại lượng nào ảnh hưởng đến nhiệt năng của một vật?

2.1 Nhiệt lượng

Khái niệm

Nhiệt lượng được hiểu là đại lượng vật lý thể hiện phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt. Nhiệt năng của một vật là yếu tố chịu ảnh hưởng trực tiếp từ nhiệt lượng của vật đó. Ký hiệu của đại lượng vật lý này là Q đơn vị là (Jun).

Công thức tính nhiệt lượng

Q=m.c.∆t

Trong đó:

• Q: là nhiệt lượng mà vậy thu vào hoặc tỏa ra, đơn vị là Jun
• m(kg): là khối lượng của vật
• c(J/kg.K): Là nhiệt dung riêng của một chất.
• ∆t  là độ thay đổi nhiệt độ hay là độ biến thiên của nhiệt độ, có thể là độ K hoặc độ C.
•           ∆t = t2 – t1
•           ∆t > 0 : vật toả nhiệt
•           ∆t < 0 : vật thu nhiệt

2.2 Nhiệt dung riêng

Nhiệt năng của một vật là gì? Nhiệt dung riêng có ảnh hưởng như thế nào tới nhiệt năng?

Nhiệt dung riêng của một vật là thông số thể hiện nhiệt lượng cần sử dụng để làm 1kg vật đó tăng lên 1 độ C. Nhiệt dung riêng của các vật không giống nhau tùy thuộc vào các nguyên tử và phân tử tạo thành lên vật đó, chính vì vậy nó được coi như một đặc tính vật lý của vật liệu.

Đơn vị đo của nhiệt dung riêng được quy định theo hệ đo lường quốc tế SI là J/kg.K

3. Cách thay đổi nhiệt năng của một vật là gì?

Nhiệt năng là yếu tố đóng vai trò không thể thiếu trong cuộc sống. Vậy làm thế nào để thay đổi độ lớn của đại lượng vật lý này?

3.1 Truyền nhiệt

Đây là cách được dùng để thay đổi nhiệt năng khá phổ biến và thường thẩy trong cuộc sống ví dụ như: nấu thức ăn, đun nước, sưởi ấm,.. Truyền nhiệt là phương pháp làm thay đổi nhiệt năng hay nhiệt độ của một vật bằng cách truyền nhiệt đố cho vật khác. Cụ thể như: Khi ta để 1 thanh sắt, hoặc một chiếc thìa vào nồi nước đang sôi thì chiếc thìa và thanh sắt sẽ có xu hướng nóng dần lên nhờ được truyền nhiệt từ nồi nước sôi.

Hiện tượng truyền nhiệt chỉ xảy ra khi hai đối tượng trao đổi này có sự chênh lệch nhau về nhiệt độ. Vật có nhiệt độ cao hơn sẽ truyền nhiệt cho vật có nhiệt độ thấp hơn.

3.2 Thực hiện công

Nhiệt năng là gì? Làm thế nào để thay đổi nhiệt năng?

Đây là phương pháp thường được sử dụng để tăng nhiệt năng của một vật. Nhiệt độ của vật đó sẽ được tăng lên khi có sự chuyển động, tác động công lên vật. Một trong những ví dụ dễ thấy nhất trong việc thực hiển công nhằm thay đổi nhiệt năng đó là xoa hai bàn tay vào nhau trong những ngày trời lạnh để ủ ấm.

Về bản chất việc thực hiện công là tác động làm cho các hạt cấu trúc dao động nhiều hơn, làm tăng nhiệt năng. Khi việc thực hiện công kết thúc thì nhiệt năng cũng sẽ hạ xuống.

Từ xưa vào thời trung cổ ông cha ta đã dùng que và rơm khô ma sát với nhau hay nói cách khác là thực hiện công để tạo lửa. Việc cọ xát que khô với rơm làm các phân tử chuyển động nhanh hơn, nóng dần lên từ đó tạo ra nhiệt độ cao và lửa.

4. Tầm quan trọng của nhiệt năng trong đời sống

Nhiệt năng là gì? Tầm quan trọng của nhiệt năng trong cuộc sống?

Ngành khoa học phát triển phụ thuộc chính vào sự tồn tại của năng lượng. Năng lượng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như:

• Điện năng: đây là nguồn năng lượng dòng electron chuyển động có định hướng từ cực âm sang cực dương
• Cơ năng: Nguồn năng lượng được sinh ra nhờ chuyển động cơ học với 2 hình thức là thế năng và động năng
• Quang năng: Nguồn năng lượng tới từ quang học
• Nhiệt năng: Là nguồn nhiệt tạo ra do các phân tử của vật chuyển động.

Trong những năng lượng đã nêu thì nhiệt năng là dạng năng lượng được con người ứng dụng nhiều nhất vào các lĩnh vực cuộc sống cũng như sản xuất. Theo IEA –  cơ quan năng lượng quốc tế thì có tới 70% năng lượng đang được sử dụng trong thực tế có ít nhất 1 lần là nhiệt năng.

5. Ứng dụng của nhiệt năng là gì?

Tầm quan trọng của nhiệt năng là vậy, vậy nhiệt năng được ứng dụng trong những lĩnh vực nào?

• Ứng dụng trong các đời sống hàng ngày ở các thiết bị như: bếp gas, nồi cơm nước, bếp từ, nồi cơm điện,… để đáp ứng nhu cầu chế biến thực phẩm của con người.
• Ứng dụng trong tủ sấy, máy hút ẩm, máy sấy,.. để phục vụ nhu cầu sấy khô của con người như sấy quần áo, sấy tóc hay các ngành chế biến thực phẩm.
• Ứng dụng trong các thiết bị sưởi như lò sưởi, quạt sưởi,.. để đáp ứng nhu cầu giữ ấm thân nhiệt của con người cũng như gia súc trong chăn nuôi.
• Ứng dụng trong các bình nóng lạnh, đun nước phục vụ nhu cầu sử dụng nước nóng của con người.