LÝ THUYẾT - SÁCH HÌNH ĐỘNG
LỚP 10·10 / 2026

NLH · 0535 phút

Nhiệt toả ra theo lượng chất và so sánh nhiên liệu

Q = n|ΔcH|, kJ/g, kJ/L

Cần học trướcNLH · 03 · Enthalpy tạo thành và tính biến thiên enthalpy của phản ứng

Mục tiêu

  • Tính nhiệt toả ra hay thu vào khi biết khối lượng, thể tích khí hay số mol chất; ngược lại tìm lượng chất khi biết nhiệt.
  • Dùng enthalpy đốt cháy để so sánh nhiên liệu theo mol, theo gam, theo lít khí.
  • Nhận ra đơn vị so sánh quyết định thứ tự, và so sánh lượng CO2\mathrm{CO_2} thải ra trên mỗi kJ.

Khởi động

Hydrogen toả 285,8 kJ285{,}8\ \text{kJ} cho mỗi mol, ít hơn nhiều so với 1366,7 kJ1366{,}7\ \text{kJ} của ethanol. Vậy sao tên lửa vẫn thích dùng hydrogen? Nhiên liệu nào "mạnh hơn" tuỳ bạn đặt câu hỏi theo mol, theo gam hay theo lít.

Q (kJ)

01Kiến thức cần nhớ

1. Từ ΔrH\Delta_rH đến nhiệt của một lượng chất

ΔrH\Delta_rH ứng với cả phản ứng theo hệ số. Nhiệt tỉ lệ thuận với lượng chất:

Q=nhệ soˆˊ của chaˆˊt đoˊ×∣ΔrH∣Q = \frac{n}{\text{hệ số của chất đó}}\times\lvert\Delta_rH\rvert

Với phản ứng đốt cháy ghi theo 11 mol nhiên liệu (hệ số 11) thì Q=n×∣ΔcH∣Q = n\times\lvert\Delta_cH\rvert. Enthalpy đốt cháy ΔcH298∘\Delta_cH^\circ_{298} là nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 11 mol chất trong oxygen, tạo CO2(g)\mathrm{CO_2(g)} và H2O(l)\mathrm{H_2O(l)}; luôn là số âm.

Số mol lấy từ khối lượng hay thể tích khí ở điều kiện chuẩn:

n=mMn=V24,79 (V tıˊnh ba˘ˋng L ở 25 ∘C, 1 bar)n = \frac{m}{M} \qquad n = \frac{V}{24{,}79}\ (V\ \text{tính bằng L ở } 25\ ^\circ\mathrm{C},\ 1\ \text{bar})

Bảng enthalpy đốt cháy (H2O\mathrm{H_2O} lỏng) và khối lượng mol:

Nhiên liệuMM (g/mol)∣ΔcH298∘∣\lvert\Delta_cH^\circ_{298}\rvert (kJ/mol)
H2(g)\mathrm{H_2(g)}22285,8285{,}8
CH4(g)\mathrm{CH_4(g)}1616890,2890{,}2
C\mathrm{C} (graphite)1212393,5393{,}5
C2H5OH(l)\mathrm{C_2H_5OH(l)}46461366,71366{,}7
C3H8(g)\mathrm{C_3H_8(g)}44442218,72218{,}7
C4H10(g)\mathrm{C_4H_{10}(g)}58582877,02877{,}0
Tương tácĐốt bao nhiêu thì được bao nhiêu nhiệt
5000 kJ1780,4 kJ
425,5 kcal · 0,495 kWh

Cố định Q = 500 kJ ở chế độ ngược rồi đổi nhiên liệu để xem khối lượng cần đốt.

2. So sánh nhiên liệu

Thứ tự phụ thuộc đơn vị so sánh:

  • Theo mol: dùng ∣ΔcH∣\lvert\Delta_cH\rvert trực tiếp.
  • Theo gam: ∣ΔcH∣M\dfrac{\lvert\Delta_cH\rvert}{M} (kJ/g).
  • Theo lít khí (25 ∘C25\ ^\circ\mathrm{C}, 1 bar1\ \text{bar}): ∣ΔcH∣24,79\dfrac{\lvert\Delta_cH\rvert}{24{,}79} (kJ/L), chỉ cho chất khí.

Hydrogen có MM nhỏ nên theo gam đứng đầu rất xa (142,9 kJ/g142{,}9\ \text{kJ/g}), dù theo mol đứng cuối. Hydrocarbon nặng như propane, butane có kJ/mol rất lớn vì có nhiều liên kết để đốt, nhưng kJ/g xấp xỉ nhau (khoảng 50 kJ/g50\ \text{kJ/g}).

Còn một tiêu chí nữa là lượng CO2\mathrm{CO_2} sinh ra trên mỗi kJ: hydrogen không sinh CO2\mathrm{CO_2}; trong số các chất chứa carbon, methane ít CO2\mathrm{CO_2} nhất trên mỗi kJ vì mỗi nguyên tử carbon đi kèm bốn nguyên tử hydrogen cũng cháy toả nhiệt.

Tương tácXếp hạng nhiên liệu
1C₄H₁₀ (butane)28772C₃H₈ (propane)2218,73C₂H₅OH1366,74CH₄890,25C (than chì)393,56H₂285,8
Đứng đầu: C₄H₁₀ (butane) (2877 kJ/mol)
Cuối: H₂ (285,8)

Đổi đơn vị và đoán trước thứ tự: kJ/mol khác hẳn kJ/g.

02Tóm tắt

ÝCông thức
Nhiệt theo lượng chấtQ=n⋅∣ΔrH∣/hệ soˆˊQ = n\cdot\lvert\Delta_rH\rvert/\text{hệ số}
Số moln=m/M=V/24,79n = m/M = V/24{,}79
Theo gam∣ΔcH∣/M\lvert\Delta_cH\rvert/M
Theo lít khí∣ΔcH∣/24,79\lvert\Delta_cH\rvert/24{,}79
Thứ tựPhụ thuộc đơn vị so sánh

03Mở rộng

Nhiệt trị và hiệu suất sử dụng

Nhiên liệu trong đời sống ghi nhiệt trị, thường là MJ/kg hay MJ/m³ (số giống kJ/g nhân với 11 và kJ/L nhân với 11; vì 1 kJ/g=1 MJ/kg1\ \text{kJ/g} = 1\ \text{MJ/kg}). Nhiệt trị "cao" tính cả nhiệt ngưng tụ hơi nước (H2O(l)\mathrm{H_2O(l)}), nhiệt trị "thấp" không tính (H2O(g)\mathrm{H_2O(g)}). Thiết bị thực tế còn mất nhiệt nên chỉ dùng được một phần, xem bài về bình gas.

Tiếp theoPhương pháp →