a) Để tính nhiệt lượng cần truyền cho nước, ta sử dụng công thức:

Q = mcΔT

Thay vào công thức, ta có:

m = 0,02 m³ × 1000 kg/m³ = 20 kg

Q = 20 kg × 4190 J/kg°C × 50°C = 4190000 J = 4,19 × 10⁶ J

Do đó, nhiệt lượng cần truyền cho nước để nhiệt độ tăng từ 20°C lên 70°C là 4,19× 10⁶ J

b) Để tính thời gian truyền nhiệt lượng cần thiết, ta sử dụng công thức: \(P = \frac{Q}{t}\)

\( \Rightarrow t = \frac{Q}{P} = \frac{{4,{{19.10}^6}}}{{2500}} = 1676s\) = 28 phút

Do đó, thời gian cần thiết để truyền nhiệt lượng cần thiết là khoảng 1676 giây, hoặc khoảng 28 phút.

Ban ngày, mặt biển được làm mát bởi nước, nhiệt dung riêng của nước lớn hơn so với đất, do đó khi gió thổi từ biển vào đất liền, nó mang theo nhiệt lượng từ mặt biển và làm mát môi trường. Ban đêm, đất liền có nhiệt dung riêng lớn hơn so với nước, nên nó giữ nhiệt tốt hơn. Khi gió thổi từ đất liền ra biển, nó mang theo nhiệt từ đất và làm ấm môi trường biển.

Trong bộ tản nhiệt của máy biến thế, dầu thường được sử dụng thay vì nước vì một số lý do sau:

- Điểm nóng chảy và nhiệt độ sôi của dầu cao hơn so với nước, giúp nó có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn mà không cần áp lực cao.

- Dầu không dẫn điện tốt hơn nước, điều này là quan trọng trong bộ tản nhiệt của máy biến thế để tránh nguy cơ hỏng hóc và sự cố điện.

- Dầu ít bay hơi hơn và ít bị bay hơi trong quá trình vận hành, giảm nguy cơ mất nước và cần bổ sung nước định kỳ.

- Dầu cũng có khả năng chống oxy hóa tốt hơn nước, giúp kéo dài tuổi thọ của hệ thống.

Giả sử bạn muốn đun sôi một lượng nước trong một ấm từ nhiệt độ phòng lên nhiệt độ sôi (100 °C). Khối lượng của nước trong ấm, độ tăng nhiệt độ (từ nhiệt độ phòng đến nhiệt độ sôi), và tính chất của nước (nước là một chất cách nhiệt tốt) sẽ ảnh hưởng đến lượng nhiệt lượng cần cung cấp.

- Khối lượng: Nếu bạn đun sôi một lượng nước lớn hơn, bạn sẽ cần cung cấp một lượng nhiệt lượng lớn hơn để làm tăng nhiệt độ của nó. Khối lượng lớn hơn đồng nghĩa với lượng phân tử nước lớn hơn cần phải năng động và làm tăng nhiệt độ của nó.

- Độ tăng nhiệt độ: Để đun sôi nước từ nhiệt độ phòng lên nhiệt độ sôi (100 °C), bạn cần cung cấp một lượng nhiệt lượng đủ để làm tăng nhiệt độ từ 25 °C (giả sử nhiệt độ phòng) lên 100 °C. Độ tăng nhiệt độ càng lớn, lượng nhiệt lượng cần cung cấp càng nhiều.

- Tính chất của chất làm vật: Nước là một chất cách nhiệt tốt, nghĩa là nó có khả năng hấp thụ và giữ nhiệt lượng tốt. Do đó, để làm tăng nhiệt độ của nước, bạn cần cung cấp một lượng nhiệt lượng lớn hơn so với các chất khác có tính cách nhiệt kém.

Đại lượng nhiệt dung riêng có thể dùng để mô tả sự khác biệt như trên của các chất khác nhau

Thang nhiệt độ Kelvin có một số ưu điểm so với thang nhiệt độ Celsius:

- Thang nhiệt độ Kelvin dùng đơn vị tuyệt đối (K), giúp cho các phép tính về nhiệt độ trở nên đơn giản hơn, đặc biệt là khi xử lý các bài toán về nhiệt độ tuyệt đối hoặc các bài toán khoa học.

- 0 K trong thang Kelvin tương ứng với nhiệt độ tuyệt đối, nơi mà các phân tử không còn có động năng. Điều này làm cho thang Kelvin trở thành một phép đo tuyệt đối cho nhiệt độ, trong khi 0 °C trong thang Celsius chỉ tương ứng với điểm đóng băng của nước.

Khi một vật được làm lạnh từ 100 °C xuống 0 °C, sự thay đổi nhiệt độ của vật theo thang Kelvin có thể tính bằng cách sử dụng công thức chuyển đổi nhiệt độ từ Celsius sang Kelvin:

t(°C) = T(K) - 273,15

Nhiệt độ ban đầu của vật là 100 °C, tương ứng với 373,15 K

Nhiệt độ cuối cùng của vật là 0 °C, tương ứng với 273,15 K

Sự giảm nhiệt độ theo thang Kelvin là:

ΔT(K) = 373,15 K - 273,15 K = 100 K

Do đó, nhiệt độ của vật giảm đi 100 độ trên thang Kelvin.

 Chuyển đổi nhiệt độ:

a) Từ Celsius sang Kelvin:

270 °C + 273,15 = 543,15 K

-270 °C + 273,15 = 3,15 K (Chú ý: 0 K tương ứng với -273,15 °C)

500 °C + 273,15 = 773,15 K

b) Từ Kelvin sang Celsius:

0 K - 273,15 = -273,15 °C

500 K - 273,15 = 226,85 °C

1000 K - 273,15 = 726,85 °C

- Chuyển từ Celsius sang Kelvin:

+ Định nghĩa: 0 °C tương ứng với 273,15 K.

+ Vì mỗi độ chia (1 °C) trong thang nhiệt độ Celsius tương đương với một đơn vị bằng 1/100 phần của khoảng giữa điểm đóng băng và điểm sôi của nước, nên khi ta tăng nhiệt độ từ 0 °C lên 1 °C, nhiệt độ tương ứng trong thang Kelvin cũng tăng lên 1/100 phần của khoảng giữa điểm đóng băng và điểm sôi của nước. Do đó, ta có công thức:

T(K) = t(°C) + 273,15

- Chuyển từ Kelvin sang Celsius:

+ Ngược lại, khi ta giảm nhiệt độ từ 273,15 K xuống 0 K (nhiệt độ tuyệt đối), nhiệt độ tương ứng trong thang Celsius cũng giảm xuống 0 °C.

+ Vì mỗi đơn vị Kelvin tương ứng với 1/100 phần của khoảng giữa điểm đóng băng của nước và nhiệt độ tuyệt đối của 0 K, nên khi ta giảm nhiệt độ từ 273,15 K xuống 0 K, nhiệt độ tương ứng trong thang Celsius giảm đi 1/100 phần của khoảng giữa điểm đóng băng và điểm sôi của nước. Do đó, ta có công thức:

t(°C) = T(K) - 273,15

Để chứng minh rằng mỗi độ chia (1 °C) trong thang nhiệt độ Celsius có độ lớn bằng 1 độ chia (1 K) trong thang nhiệt độ Kelvin, ta sẽ sử dụng các định nghĩa cơ bản của hai thang đo nhiệt độ này và thực hiện so sánh giữa chúng.

- Khi chuyển từ thang nhiệt độ Celsius sang Kelvin hoặc ngược lại, ta thấy rằng mỗi độ Celsius tương ứng với một đơn vị bằng 1/100 phần của khoảng giữa điểm đóng băng và điểm sôi của nước.

- Đồng thời, mỗi đơn vị Kelvin tương ứng với 1/100 phần của khoảng giữa điểm đóng băng của nước và nhiệt độ tuyệt đối của 0 K.

- Vì điểm đóng băng của nước trong thang Celsius (0 °C) tương ứng với 273,15 K, nên mỗi độ chia (1 °C) trong thang Celsius tương đương với một đơn vị bằng 1/100 phần của 273,15 K, tức là khoảng 2,7315 K.

Do đó, ta có thể kết luận rằng mỗi độ chia (1 °C) trong thang nhiệt độ Celsius có độ lớn bằng 1 độ chia (1 K) trong thang nhiệt độ Kelvin.