生物学热量的学习教案

生物学热量的学习教案第1页/共34页熱的傳遞方式１熱的傳導：由於分子的振動將熱量從溫度高處傳到溫度低處，直到全部溫度一致。在傳導過程中沒有發生分子的移動。熱的良導體：易於傳導熱量的物體。如：金屬熱的不良導體：難於傳導熱量的物體。如：水、空氣第2页/共34页熱的傳遞方式2熱的對流：物質的分子受熱時體積澎脹，密度減少因而上升，溫度低的分子由上而下補充因此將熱量由高溫處傳到低溫處，這就是熱的對梳。熱的對流時有物質分子的移動是流體（液體和氣體）的主要傳熱方式。第3页/共34页熱的傳遞方式3熱的輻射：不須依賴物質作媒介，而由熱源直接射到物體上。熱輻射的特點：輻射熱的傳播速度與光速相等３ｘ１０ｍ／ｓ輻射熱是直線進行，若還到阻礙物即被阻隔。表面光滑、明亮的物體，反射輻射熱能力較強。表面黑色，粗糙的物體，吸收輻射熱能力較強。第4页/共34页熱的傳遞方式保溫瓶的保溫原理

1.雙層玻璃壁，壁間抽真空，作用是避免熱的傳導和對流。

2.玻璃內壁鍍銀，作用是使輻射熱反射迴轉。

3.瓶塞避免熱的傳導和對流。

‧保溫瓶又稱杜爾瓶，係為紀念蘇格蘭科學家杜爾(JamesDewar1842-1923)，他發明此瓶用於實驗中。

第5页/共34页有趣思考題為什麼冰箱的冷凍室要在冰箱上方？答案：放置冰箱上方，因為冷空氣密度大往下沉，會流入下冷藏室，使下方冷凍效果較佳。冷氣機裝設於較高地方也因為這樣，但不見得越高越好，最好高度為2公尺，因我們活動範圍很少在同一樓2公尺以上，為避免浪費能源最好高度為2公尺以下。把熱水放在哪一個杯子內涼得最快？

A瓷杯

B玻璃杯

C不銹鋼杯

D塑膠杯答案C。因為不銹鋼杯是良導體，熱量因較快被吸收而散失。第6页/共34页有趣的自然現象大量的水緩和陸地的溫度

由於水是高比熱的因素(能吸收固定的熱量，但溫度增加卻不大)在白天時水溫比陸地還低。溫暖的空氣由陸地上升取代冷空氣，且將冷空氣推到湖面上方，造成氣流的循環。夜晚時循環會相反產生，此時陸地溫度比湖面低時，當然水溫也會下降，只是下降程度沒有陸地下降那麼多。第7页/共34页熱量、熱容、比熱容

熱量單位：卡路里（卡）符號Ｃ（熱量單位）焦衣符號Ｊ（功單位）１卡熱量：１克純水，溫度升高１度，所吸收的熱量。‧卡與焦耳的單位換算：１卡＝４.２焦耳，稱為熱功當量。第8页/共34页熱量、熱容、比熱容熱容定義：物質的溫度升高１℃所吸收的熱量稱該物質的熱容，記號為Ｃ。計算公式：Ｃ＝Ｑ\Ｔ其中Ｃ＝熱容Ｑ＝熱量Ｔ＝溫度差單位：Ｊ℃-1

（焦耳度）這一個單位是採用「國際單位制」（ＳＩ）來表示。第9页/共34页熱量、熱容、比熱容比熱容定義：質量是1000克的物質、溫度升高１℃所吸收的熱量，稱為該物質的比熱容。記號是ｃ計算公式：ｃ＝Ｃ\ｍ其中ｃ－比熱容Ｃ－熱容ｍ－質量單位：Ｊｋｇ-1℃-1

（焦耳．仟克．度）第10页/共34页熱量、熱容、比熱容熱量計算公式∵Ｃ＝Q\T →Ｑ＝Ｃ．Ｔ∵ｃ＝C\m →Ｃ＝ｃ．ｍＱ＝ｃ．ｍ．Ｔ∴Ｑ＝ｃ．ｍ．（t2－t1）其中Ｑ－熱量（Ｊ） ｃ－比熱容（Ｊｋｇ-1℃-1

）ｍ－質量（ｋｇ）

t1

－初溫t2

－末溫通常t1

－用低溫代入

t2

－用高溫代入 然後用Ｑ吸表示吸熱，Ｑ放表示放熱第11页/共34页熱平衡方程式

公式Ｑ吸＝Ｑ放混合量熱原理─在絕熱的容器中，不同溫度的物體互相混合，則高溫物體放出熱量，其溫度降低，低溫物體吸收熱量，其溫度升高，直至所有物體達到同一溫度（熱的平衡）。「高溫物體所放出的熱量」等於「低溫物體所吸收的熱量」此原理稱為混合量熱原理。第12页/共34页有趣的思考題三、為什麼竹蓆比草蓆涼快

物體導熱本領有大有小，不僅金屬與非金屬有很大的差別，即使同是非金屬也各不相同，例如石頭與木頭，硬木與軟木，它們的導熱本領都不一樣。草蓆的蓆草裏面有許多小的氣孔，有些像隔熱材料，不過草蓆比較薄，與身體接觸時，也要放掉一部份的熱量。但是竹蓆的竹蔑導熱本領比草蓆大得多，當身體與它接觸時，更容易把人身體的熱量傳走，因而也就感覺竹蓆比草蓆涼快！第13页/共34页潛熱、比潛熱

１潛熱：物體在物庇變化過程中有熱量的交換，但溫度卻保持不變，這一種交換的熱量稱潛熱。２比潛熱：

(1)溶解比潛熱：一千克固體物質在熔點時變為同溫度的液體物質所吸收的熱量，稱熔解比潛熱。記為Ｌf，單位為Ｊｋｇ-1

例如冰的熔解比潛熱Ｌf

＝３３６０００Ｊｋｇ-1的含義：１仟克的冰０℃全部熔化為０℃的水共吸收３３６０００Ｊ的熱量或說１仟克的水０℃時全部凝固為０℃的冰共放出３３６０００Ｊ的熱量。第14页/共34页潛熱、比潛熱 (2)氣化比潛熱：一千克的液體物質在沸點時全部氣化為同溫度的蒸氣所吸收的熱量。例如水的氣化比潛熱Ｌ＝２２６８０００Ｊ的含義是１仟克的水在１００℃時全部氣化為１００℃的蒸氣共吸收２２６８０００Ｊ的熱量或１仟克的水蒸氣在１００℃時全部凝結成１００℃的水時放出２２６８０００Ｊ熱量。3潛熱計算公式Ｑ＝ｍ．Ｌ第15页/共34页物態變化物質三態固態：物質的不變，形狀也不變。因物質的分子只能在原位置振動。液態：物質的體積不變，但形狀會隨容器的改變而改變。因物質的分子能作較大幅度的滑動。氣態：物質的體積和形狀都會隨容器而改變。因物質的分子能作高速的直線運動。物態循環液固 氣第16页/共34页物態變化蒸發與沸騰１蒸發： 是液體氣化的一種現象，蒸發是液體表面氣化而內部沒有氣化。蒸發可以在任何溫度下發生。２沸騰： 是液體氣化的另一種現象，沸騰時液體表面和內部都同時氣化。純正的物質都有固定的沸點，當溫度到達沸點時，沸騰才能發生。３加速蒸發的方法： 提高溫度、增大接觸面積、加速表面空氣的流通第17页/共34页物態變化影響沸點高低的因素 壓力：壓力增大液體的沸點升高 雜質：（電解質）雜質的濃度高影響液體的沸點升高。第18页/共34页凝固與熔解

１凝固： 液體變為固體的過程，純正物質的凝固溫度稱凝固點。２凝固點的測定方法： 冷卻曲線法：其中：上往下行的線段表示物質是液態。水平那段表示物質是固液共存狀態。再往下行那段表示物質是固液狀態。第19页/共34页凝固與熔解３影響熔點的因素： 壓力對熔點的影響： 固體物質熔解時如果體積減小，增大壓力熔點會降低（易熔）例如冰。固體物質熔解時體積增大，增大壓力，熔點升高（難熔），例如爉。 雜質對熔點的影響： 雜質的濃度越大，液體的熔固點降低（難凝固）第20页/共34页例題-合金之比熱容1)有一合金，內含銀50克，鉛100克，求這合金之比熱容。Sol：ｃ銀＝240ｃ鉛＝130Ｃ合＝ｃ銀．ｍ銀Ｃ＝ｃ鉛．ｍ鉛Ｃ合＝(240．0.05+130．0.1)/(0.05+0.1)＝166.6Ｊｋｇ℃第21页/共34页例題-合金之比熱容２)有Ｒ、Ｓ、Ｔ三個質量及物質相同的量熱器，Ｒ盛清水１００克，Ｓ盛清水１４０克，Ｔ盛液體１００克；同樣加熱，歷相等時間之後，Ｒ之溫度升高12℃，Ｓ升高９℃，Ｔ升高１６℃，試求每量熱器之熱容及該液體之比熱容。Ｒ、Ｓ、Ｔ三個的質量相同ｍR＝ｍS＝ｍTＲ、Ｓ、Ｔ三個的質量相同cR＝cS＝cT(即比熱容相同)同樣加熱，歷相等時間，即提供的熱量一樣。Ｒ：Ｑ＋Ｑ＝ｍ．Ｔ．ｃ＋ｃ．Ｔ．ｍ＝4200．0.1．12＋C．12Ｓ：Ｑ＋Ｑ＝ｍ．Ｔ．ｃ＋ｃ．Ｔ．ｍ ＝4200．0.14．9＋C．9Ｔ：Ｑ＋Ｑ＝ｍ．Ｔ．ｃ＋ｃ．Ｔ．ｍ＝ｃ．0.1．16＋ｃ．16ｃ＝2940Ｊｋｇ℃第22页/共34页例題-混合後溫度1)9℃的水10仟克和100℃的水6仟克，混合後的穏定溫度為＿＿℃Sol：

Q吸=ｃ．ｍ．（t2－t1）=4200．10．（t－9）

Q放=ｃ．ｍ’．(100－t)=4200．6．（100－t）

Q吸=

Q放

t=43.1℃第23页/共34页例題-混合後溫度2)有三種液體Ｘ、Ｙ、Ｚ，其溫度各為30℃、20℃和10℃，如以等質量的Ｘ和Ｙ混合，則混合後的溫度為26℃；如以等質量的Ｘ和Ｚ混合，則混合後的溫度為25℃。求將等質量的Ｙ和Ｚ混合後的溫度為若干？Sol：mX＝mY＝mZ=mc．m．(30-26)=c．m．(26-20)c．m．(30-25)=c．m．(25-10)c．m．(t-10)=c．m．(20-t)t=30.55℃第24页/共34页例題-物態變化１)將1.5仟克的-4℃的冰全部變成100℃水蒸汽共吸收多少熱量。Sol：-4℃冰0℃冰0℃水100℃水100℃氣Ｑ1=ｃ．ｍ．(t2－t1)=2100．1.5．(0-(-4))=12600JＱ2=ｍ．Ｌ=1.5．336000=504000JＱ3=ｃ．ｍ．(t2－t1)=4200．1.5．(100-0)=630000JＱ4＝ｍ．Ｌ＝1.5．2268000=3402000JQ=Ｑ1+Ｑ2+Ｑ3+Ｑ4總熱量Ｑ＝4548600J第25页/共34页例題-物態的變化2)有一冰塊，其質量為70克，從一溫度為-10℃，之冰箱取出，即投入一杯溫度為0.5℃之水內，杯及水之總熱容為1890焦耳Ｋ，如果外界無熱之傳遞，問有若干水凍結於冰塊上？Sol：設有Xkg的水凍結於冰塊上c冰．m冰．(t2－t1)＝Ｃ合．t合＋X．3360002100．0.07．（0－10）＝1890．0.5＋X．336000X＝0.0016kg第26页/共34页例題-物態的變化3)有一冰塊，其重量為100克，溫度為0℃，盛於一容器中（該容器之熱容可不計）。今以100℃之蒸汽通入容器內，將該冰塊熔解，並使其溫度升至40℃，則需蒸汽重多少克？Sol：m氣．L氣＋c水．m氣．（t2－t1）＝m冰．L液＋c水．m冰．（t2－t1）m氣．2268000＋4200．m氣．（100－40）＝0.1．336000＋4200．0.1．（40－0）m氣＝0.02kg即m氣＝20ｇ第27页/共34页動動腦筋為什麼井水冬暖夏涼？

井水是冬暖夏涼。這是真的嗎？難道它會自動調節溫度？原來，井水的溫度是沒有什麼變化的。井水是地下水匯集起來的，地下水在地下流動，根本受不到地面上氣溫的影響，不管地面上是什麼季節，它可總是像春秋天一樣的溫度呢！空氣的溫度，在冬天和夏天卻有很大的變化。冬天，地面上溫度低，我們就感到井水比較溫暖。夏天，地面上溫度高，我們就感到井水涼快。其實，井水的溫度可沒有變，變化的是我們自己的感覺呀！穿絲棉衣服為什麼比穿棉花衣服暖和？

棉花保暖的原理，是依靠棉纖維之間的空氣層，阻攔著外界冷空氣吹到身上，同時阻止身體中出來的熱量不被散出去，因此人穿了棉衣服就覺得溫暖。絲棉的纖維直徑比棉花纖維還要細，同樣厚度的絲棉襖，要比相同厚度的棉襖包涵更多的靜止空氣，穿在身上也就感到比棉花襖暖和得多。同樣道理，一條蓋了長久的棉被，經過日光曬過以後，蓋在身上就會覺得更暖和，這是由於蓋久的棉被，棉花纖維被人身體壓得結實了，壓出了很多的空氣，同時人體的溼氣也跑進纖維裏，使作用於絕緣的空氣就少了，所以保暖效果也差了！但一經陽光曬過後，一方面蒸發了留在纖維間的水氣，使棉纖維軟鬆，同時使纖維之間又恢復了原來的靜止空氣，這樣棉被的絕熱保暖作用又恢復了。第28页/共34页動動腦筋為什麼火災時會有大風？

冬天升暖爐子，有時候我們能聽到爐子裏「呼呼」地唱歌。難道爐子真的能唱歌嗎？不是的，是爐子裏的熱空氣跑出外面去了，冷空氣跑進去填它的缺，就像我們玩「搶柱子」遊戲一樣。冷熱空氣這樣一走動，就產生了風，爐子裏的「呼呼」聲，就是風聲。爐子這樣唱歌，正是它燒得很旺盛的時候。火災的情形跟升爐子差不多：大火時熱空氣向天空衝去，冷空氣就來補它的位置，冷熱空氣一流動，風