高中基础物理温度与热

1、高中基础物理温度与热3-1 溫度與熱 3-1-2 熱量與比熱3-1-1 熱平衡 與溫度計高中基础物理温度与热3-1-1 熱平衡與溫度計當孤立的兩個物體可互相傳熱時，其冷熱程度 最後會趨於一致，這個現象稱為熱平衡。達成熱平衡的兩個物體，具有相同的溫度。2 of 13高中基础物理温度与热3-1-1 熱平衡與溫度計1597年，伽利略利用定量氣體受熱膨脹的 特性，製作了歷史上第一支溫度計。除了氣體的體積之外，任何能隨冷熱變化 的測溫性質，都可作為測量溫度的依據。水銀和酒精溫度計是利用液體熱脹冷縮的 性質來測量溫度。利用金屬或半導體的電阻會隨溫度而變化 的特性，可製成精確的電阻溫度計。3 of 13高中

2、基础物理温度与热3-1-1 熱平衡與溫度計X-0Y oFX oC攝氏、華氏溫標換算100-0Y-32212-32 = 32 oF212 oF0 oC100 oC攝氏溫標華氏溫標水沸騰水結冰根據線段比例可知4 of 13高中基础物理温度与热3-1-1 熱平衡與溫度計絕對溫標與攝氏溫標換算壓力p溫度t1.定量的低密度氣體，若體積不變 ，則壓力與攝氏溫度成線性關係。2.將直線延伸與攝氏溫度軸交會於 oC，此溫度為絕對零度。絕對溫度(K)=攝氏溫度(o5 of 13高中基础物理温度与热一水銀溫度計浸在冰水中時，水銀柱的長度是3公分；浸在沸水中時，水銀柱的長度為23公分，則：(1)在室溫為25oC時，水

3、銀柱的長度為何?(2)溫度計浸在某液體中，水銀柱長度是18公分， 該液體溫度為何?例題3-1解： (1) 8 (公分)； (2)75 oC。3-1-1 熱平衡與溫度計6 of 13高中基础物理温度与热例題3-2解：(1)絕對溫度=298K； (2)華氏溫度=77oF 。 已知華氏溫度(oF)= 攝氏溫度(oC)+32，則室溫25oC時，所對應的絕對溫度和華氏溫度各為何?3-1-1 熱平衡與溫度計7 of 13高中基础物理温度与热十九世紀中，英國科學家焦耳從實驗中證實 熱是一種能量。3-1-2 熱量與比熱熱能的多寡，稱為熱量。常用的熱量單位是卡(calorie)，記為cal。 1克的水升高1oC

4、 所需吸收的熱量為 1卡。10克的水升高1oC需吸收多少熱量?1克的水升高10oC又需吸收多少熱量?m克的水升高DT oC需吸熱 DH=mDT 8 of 13高中基础物理温度与热3-1-2 熱量與比熱1克的水升高1oC 需吸收1卡的熱量；那麼 使1克的某物質升高1oC 需吸收多少熱量呢?m克的物質升高(下降)DT oC 須吸收(放出)的熱量 DH=msDT 定義：使1克的物質上升1oC所需吸收的熱量 稱為該物質的比熱。註：1.依照比熱定義，水的比熱=1cal/goC 2.將金屬投入沸水中，可測量金屬比熱。 9 of 13高中基础物理温度与热水的比熱較多數物質大，因此在加熱升溫或 冷卻降溫的過程

5、中，比一般物質要緩慢得多。3-1-2 熱量與比熱1.汽車引擎的冷卻系統利用少量水的循環，將 引擎所生的廢熱帶走，避免引擎溫度過高。2.發電廠常建在海邊或湖邊，是因為可以利用 水來冷卻發電機發電後所產生的大量餘熱。3.人體中有大量水分，所以能保持適當的體溫。4.海洋溫度變化不大，因此有調解氣候的功能。10 of 13高中基础物理温度与热例題3-3解： 10 小時 。 一鍋爐每秒可供熱50,000卡，對一長、寬各為45、25公尺，池內水深為公尺的游泳池加熱，若不計熱量散失，欲使整個水池的水溫升高1oC，至少需耗時多久?3-1-2 熱量與比熱11 of 13高中基础物理温度与热例題3-4解：金屬塊比

6、熱為0.1 (cal/goC) 。 保利綸杯內的冷水質量為300克，其初溫為室溫20oC。浸入沸水中的金屬塊質量為200克，即其初溫為100oC，當金屬塊放入冷水後，水溫上升至25oC，則此金屬塊比熱為何?3-1-2 熱量與比熱12 of 13高中基础物理温度与热網路資源： 1.教學示範影片:物理遊樂場 2.液體的比熱測定:flash理化練功房 13 of 133.熱運動:好好玩物理網 4.冷暖天地 ：科學與藝術的對話 高中基础物理温度与热3-2 熱對物質的影響3-2-2 熱膨脹3-2-1物態變化高中基础物理温度与热3-2-1 物態變化物質三態：固態：有一定形狀，也有一定體積。液態：有一定體積

7、，但沒有一定形狀。氣態：沒有一定形狀，也沒有一定體積。註：固態、液態、氣態、及電漿態， 是科學界公認物質的四種形態。2 of 10高中基础物理温度与热3-2-1 物態變化固體加熱時間(s)溫度oC-50050100150液體氣體融化沸騰凝結凝固水的三態變化溫度上升，狀態不變溫度不變，狀態改變3 of 10高中基础物理温度与热3-2-1 物態變化DH=加熱時間(s)溫度oC-50050100150-50 oC 的冰加熱成 150 oC 的水蒸汽溫度上升，狀態不變溫度不變，狀態改變ms150+ m80+ ms2100+ m540+ ms350冰的融化熱=80cal/g；水的汽化熱=540cal/g

8、4 of 10高中基础物理温度与热3-2-1 物態變化蒸發與沸騰1.蒸發:2.沸騰:在液體尚未發生沸騰時，在液體表面上有些運動速度較快的分子，也偶爾逸出變成氣體，這種汽化現象，稱為蒸發。液體在尚未發生沸騰時，會有不同的蒸汽壓，當蒸汽壓與外加壓力相等時，液體內的氣泡便翻湧而出，形成沸騰。5 of 10高中基础物理温度与热3-2-1 物態變化清晨時葉子上的露珠，是水蒸氣遇冷凝結成水 所造成。這種現象到底是吸熱或放熱?液體蒸發變成氣體，將造成液體溫度上升或是下降?常壓下，有些固體(如乾冰)受熱可以直接變成 氣體，此種過程稱為昇華。試問，怎樣情況 也能使冰發生昇華現象?6 of 10高中基础物理温度与

9、热3-2-2 熱膨脹大多數的物質受熱時體積膨脹，冷卻時收縮， 具有熱脹冷縮的性質。課本在此舉了哪些例子? 想想看！為何乾燥的沙漠中多是小沙子而非大塊的岩石? 7 of 10高中基础物理温度与热3-2-2 熱膨脹選用兩片熱膨脹效應不同的金屬，在室溫下 使結合成平直的雙金屬片。當溫度升高或降低 時，由於兩金屬片脹縮的程度不同，會導致 彎曲。想想看！雙金屬片可以作怎樣的應用?熱膨脹效應的應用：8 of 10高中基础物理温度与热3-2-2 熱膨脹嚴寒時，湖水是從湖面開始結冰，在冰層以下的水，溫度怎樣分佈?水中生物是否可能凍死?水是少數熱學性質異常的物質之一，在某溫度 範圍內，溫度升高時，體積反而縮小。

10、9 of 10高中基础物理温度与热網路資源： 1.教學示範影片:物理遊樂場 2.液體的比熱測定:flash理化練功房 10 of 103.熱運動:好好玩物理網 4.冷暖天地 ：科學與藝術的對話 高中基础物理温度与热3-3 熱的傳播3-3-2 對流3-3-1 傳導3-3-3 輻射高中基础物理温度与热3-3-1 傳導熱傳導：必須靠物質作媒介，才能將熱 從高溫處傳遞到低溫處。熱傳導是固體物質傳播熱量的主要方式。熱傳導能力：固體液體氣體2 of 10高中基础物理温度与热一般而言，金屬的導熱能力很好，稱為 良導體；而非金屬常常是熱的絕緣體。3-3-1 傳導氣體的熱傳導能力差，是很好的絕緣體。(1)課本在

11、談到氣體的熱傳導能力差， 舉了哪些例子?(2)在屋頂加蓋閣樓，為什麼可保持 冬暖夏涼?(3)太空梭的隔熱磚，為什麼有很好的 絕熱效果?3 of 10高中基础物理温度与热液體或氣體受熱後，溫度升高，體積膨脹，使密度變小而上升，溫度較低的液體或氣體，則因密度較大而下沈，形成所謂的對流。3-3-2 對流熱對流：(1)在無引力的外太空，也有熱對流現象嗎?(2)冬天取暖用的電熱器，應放置在哪裡較好?(3)在自然界，你還能觀察到哪些熱對流現象?4 of 10高中基础物理温度与热在海濱地區，白天太陽照射，使地面上的 熱空氣上升，故風易從海面吹向陸地，形 成海風；夜晚時則容易形成陸風。3-3-2 對流滑翔翼便

12、是利用陸地熱空氣的上升，獲得 向上的推力。5 of 10高中基础物理温度与热強迫對流：透過外力驅動，使液體或氣體 流動，而達到熱傳播的效果。3-3-2 對流中央空調系統或汽車引擎因冷卻產生的 熱水，均藉由抽水泵強迫對流。6 of 10高中基础物理温度与热熱輻射：熱的輻射是以電磁波的方式來 傳播能量，因此不需依靠任何 介質，而能直接傳播熱能。3-3-3 輻射7 of 10高中基础物理温度与热任何物體表面都會不斷地吸收及釋放 輻射熱。若吸收的熱能較釋放者多， 則物體溫度上升，反之則下降。3-3-3 輻射物體表面的熱輻射強度，除了與溫度 有關之外，也和表面的面積、顏色、 光滑度有關。8 of 10高

13、中基础物理温度与热黑色表面的物體容易吸收，也容易發出 輻射熱。3-3-3 輻射白色表面的物體不容易吸收，也不容易 發出熱輻射。9 of 10高中基础物理温度与热網路資源： 1.日常生活中的熱現象 2.熱傳導:flash理化練功房 10 of 106.冷暖天地 ：科學與藝術的對話 4.地球內部的熱對流：國立自然科學博物館 3.熱對流:flash理化練功房 5.熱輻射:flash理化練功房 高中基础物理温度与热3-4 熱與生活保溫瓶1. 瓶塞的作用目的為何 ?2.表面及內面鍍銀的 作用目的為何 ?3.夾層抽真空的作用 目的為何 ?1 of 5高中基础物理温度与热3-4 熱與生活冰箱工作原理：1.壓縮機至膨脹閥：2.膨脹閥至出冷凍庫：高溫高壓氣體高溫常壓液體高溫常壓液體極低溫低壓液體3.出冷凍庫至壓縮機：低溫低壓氣體高溫高壓氣體液態冷媒經一段膨脹閥噴入冰箱內的低壓管中而迅速蒸發成氣態，因大量吸熱使周遭環境溫度降低。2 of 5高中基础物理温度与热3-4 熱與生活冷氣機：冷氣機的工作原理與冰箱類似，只是多一台風扇用以吸入室內的熱空氣。1.壓縮機的功用為何? 冷媒此時的狀態為何?2.冷凝器的功用為何? 冷媒此時的狀態為何?3.膨脹閥的功用為