Công thức Q = mcΔT nằm im trong vở như một bài tập chấm điểm. Cắm giá điện vào cho nó, nó thành công cụ đọc hoá đơn — và thành trọng tài cho vô số tranh cãi gia đình kiểu “đun nước hoài tốn điện lắm”:
262 đồng — và vì sao con số này đáng ngạc nhiên theo cả hai chiều
Một lít nước từ 25 °C lên sôi: Q = 4186 × 75 = 314 kJ = 0,087 kWh. Giá điện ~3 000 đ/kWh: ~260 đồng — rẻ hơn mọi thứ khác trong ly trà. Ấm siêu tốc lại là thiết bị điện hiệu quả hiếm hoi gần tuyệt đối: dây mayso ngâm thẳng trong nước, điện thành nhiệt 100% (COP = 1, mức trần của mọi điện trở), và gần hết nhiệt nằm lại trong nước. Phép tính vở học sinh vì thế sát hoá đơn thật đến vài phần trăm — hiếm chỗ nào vật lý phổ thông “ăn khớp thực tế” ngọt như cái ấm.
Chiều ngạc nhiên thứ hai: tuy một ấm thì rẻ, nhiệt vẫn là mục đắt nhất của điện gia dụng. Nhìn bảng so sánh trong demo: chiếc đèn LED thắp cả tối tốn bằng một phần mười ấm nước; trong khi bình nóng lạnh, bàn là, bếp điện, nồi cơm — họ hàng nhà mayso — và điều hoà, tủ lạnh — phe bơm nhiệt — chiếm thường 60–80% hoá đơn. Quy tắc bỏ túi đọc được từ Q = mcΔT: thiết bị nào đổi nhiệt độ của thứ gì đó, thiết bị ấy ăn tiền; thiết bị chỉ phát sáng, phát tiếng, tính toán — tiền lẻ. Muốn tiết kiệm điện, đừng soi công tắc đèn; soi những cỗ máy có ΔT trong mô tả công việc.
Con số 4 186 J/kg·K của nước — nhiệt dung cao bậc nhất các chất lỏng thông dụng — cũng chính là lý do nước được chọn làm thứ để… đun: nó ôm được nhiều nhiệt, giữ nóng lâu, tải nhiệt tốt. Cùng số tiền ấy đun một lít dầu ăn (c ≈ 2 000) chỉ tốn nửa, nhưng chẳng ai khen dầu “giữ ấm bình thuỷ tốt” — đồng xu nào cũng hai mặt.
Vài phép chia bỏ túi từ cùng công thức
Tắm nóng: 50 lít nước từ 25 lên 40 °C = 3,14 MJ = 0,87 kWh ≈ 2 600 đồng — bình nóng lạnh là ấm siêu tốc cỡ đại, và đây là món điện lớn nhất của nhiều gia đình mùa lạnh. Nồi cơm: nấu 1 lít nước trong gạo + giữ ấm vài giờ ≈ 0,3–0,5 kWh. “Để nước nguội rồi đun lại có tốn hơn không?” — Q chỉ phụ thuộc ΔT hiện tại: nước nguội về 30 °C thì đun lại từ 30, không ai phạt tiền quá khứ; kéo thanh nhiệt độ ban đầu trong demo là thấy hoá đơn tuyến tính theo ΔT, không có phí ẩn.
Trường hợp biên: chiếc ấm 2 000 W và cầu dao nhà bạn
Để ý dòng thời gian trong demo: ấm 2 000 W đun lít nước mất ~2,5 phút — công suất lớn, năng lượng nhỏ. Hai khái niệm này bị dân gian trộn làm một (“ấm to thế chắc tốn điện lắm!”) trong khi chúng trả lời hai câu khác nhau: watt hỏi nhanh cỡ nào, kilowatt-giờ hỏi bao nhiêu tổng cộng — và hoá đơn chỉ đếm thứ sau. Ấm 2 500 W không đun “tốn hơn” ấm 1 000 W; nó đun cùng số tiền trong nửa thời gian. Thứ duy nhất phải bận tâm với watt to là sợi dây điện: 2 500 W ở 220 V là hơn 11 ampe — sát mức chịu của ổ cắm thường, và đó là I²R nóng dây chứ không phải tiền điện. Trả tiền theo jun, chọn dây theo ampe — hai cột khác nhau của cùng một hoá đơn vật lý.