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第四章 溫度與熱

第四章 溫度與熱. §4-1 溫度與溫度計 §4-2 熱量與比熱 §4-3 熱對物質的影響 §4-4 熱的傳播方式. §4-1 溫度與溫度計. 一、溫度 1. 意義：表示物體冷熱程度的物理量。 2. 判斷： （ 1 ）人體神經系統感覺： 缺點：察覺範圍有限且不客觀 （ 2 ）客觀的儀器測量：溫度計. 例 1 ： 下列物理量，何者可以表示物體的冷熱程度？　. (A) 溫度　 (B) 熱量　 (C) 比熱　 (D) 以上皆可 答： A.

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第四章 溫度與熱

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  1. 第四章 溫度與熱 • §4-1溫度與溫度計 • §4-2熱量與比熱 • §4-3熱對物質的影響 • §4-4熱的傳播方式

  2. §4-1溫度與溫度計 • 一、溫度 • 1.意義：表示物體冷熱程度的物理量。 • 2.判斷： （1）人體神經系統感覺： 缺點：察覺範圍有限且不客觀 （2）客觀的儀器測量：溫度計

  3. 例1：下列物理量，何者可以表示物體的冷熱程度？　例1：下列物理量，何者可以表示物體的冷熱程度？　 (A)溫度　 (B)熱量　 (C)比熱　 (D)以上皆可 答：A

  4. §4-1溫度與溫度計 • 二、溫度計 • 1.意義：測量物體冷熱程度的工具。 • 2.種類： （1）測量人體溫度的：體溫計。 （2）測量環境溫度的：氣溫計 • 3.常見的溫度計： 水銀溫度計、酒精溫度計、液晶溫度計、 耳溫槍 。

  5. §4-1溫度與溫度計 4.溫度計的測量原理： （1）水銀溫度計、酒精溫度計：利用液體體積熱脹冷縮的性質。 （2）液晶溫度計：利用液晶顏色對物體的變化 （3）耳溫槍：利用物體對熱的感應。

  6. 例2：已知水銀的熔點－38.87℃，沸點356.58℃，酒精的熔點－114.1℃，沸點78.5℃，若阿明要前往零下40℃的南極探險，他應攜帶那一種溫度計比較合適？　例2：已知水銀的熔點－38.87℃，沸點356.58℃，酒精的熔點－114.1℃，沸點78.5℃，若阿明要前往零下40℃的南極探險，他應攜帶那一種溫度計比較合適？　 (A)水銀　 (B)酒精　 (C)兩者皆合適　 (D)兩者皆不合適 答：B

  7. 例3：某生利用燒瓶及水製作簡易溫度計，觀察管內水面在不同溫度時有如圖甲、乙、丙三種情形，試回答下列問題：例3：某生利用燒瓶及水製作簡易溫度計，觀察管內水面在不同溫度時有如圖甲、乙、丙三種情形，試回答下列問題： (1)三種情形中溫度最高的是何者？　(A)甲　(B)乙　(C)丙。 (2)若已知圖中虛線位置代表0℃，且甲之溫度為72℃，則乙之溫度為幾℃？　(A) 20(B) 54(C) 18(D) 62。 (3)若將此溫度計之玻璃管更換成較細的玻璃管，則甲情形中水面高度變化為何？（填：增長、縮短或不變） 答：(1) A；(2) C；(3) 增長

  8. 例4：若將裝有熱水的大試管，放入冷水中進行實驗，如附圖，則細玻璃管中水面剛開始的變化如何？　例4：若將裝有熱水的大試管，放入冷水中進行實驗，如附圖，則細玻璃管中水面剛開始的變化如何？　 (A)一直迅速上升　 (B)先稍升而後下降 (C)先稍降而後上升　 (D)先稍升而後迅速上升。 答：B

  9. §4-1溫度與溫度計 三、溫標 ----- 溫度的單位 1.意義：表示溫度高低的單位。 2.常用的溫標： （1）攝氏溫標（°C）：定1大氣壓下：水的冰點 為0 °C，水的沸點為100 °C （2）華氏溫標（°F） ：定1大氣壓下：水的冰點為32°F，水的沸點為212°F （3）攝氏溫標（°C）與 華氏溫標（°F）的換算 ： 華氏溫標度數°F＝攝氏溫標度數°C× 5/9+32

  10. 例5：（1）25℃＝ ℉（2）6℉ ＝℃ 　 答：（1）77（2）-14

  11. 例6：小明自製一溫度計，測量水的冰點為30°X，沸點為90°X，若將此溫度計測量一杯熱水，其水溫為66°X，試問此溫度約為多少℃？ˉ例6：小明自製一溫度計，測量水的冰點為30°X，沸點為90°X，若將此溫度計測量一杯熱水，其水溫為66°X，試問此溫度約為多少℃？ˉ (A)60℃ˉ (B)70℃ˉ (C)80℃ˉ (D)90℃。　 答：A

  12. §4-2熱量與比熱 一、熱量 1.意義：溫度不同的物體間因溫度差而轉移的能量稱為熱能，熱能的多寡稱為熱量。 2.特性：熱量會由溫度高的物體（放出熱量，溫度降低）傳遞到溫度低的物體（吸收熱量，溫度上升），直到兩者溫度相等不在改變時，稱為熱平衡

  13. §4-2熱量與比熱 3.單位：卡（cal） （1）定義1克的水，溫度上升或下降1℃，所吸收或放出的熱量稱為1卡。 （2）1仟卡＝1大卡＝1000卡 ＝1 Kcal 4.藉由壓縮或摩擦的方式，可以使物體產生溫度變化。

  14. 例7：使1公克的水溫度上升1℃，所需要吸收的熱量為1卡，如果一杯50克的水吸熱後，溫度由25℃上升至50℃，則該杯水吸熱多少卡？（提供熱量皆由水吸收）ˉ例7：使1公克的水溫度上升1℃，所需要吸收的熱量為1卡，如果一杯50克的水吸熱後，溫度由25℃上升至50℃，則該杯水吸熱多少卡？（提供熱量皆由水吸收）ˉ (A)2卡 (B)25卡ˉ (C)50卡ˉ (D)1250卡。 答：D

  15. §4-2熱量與比熱 二、比熱 1.意義：使1公克的物質上升1℃所需的熱量，稱為該物質的比熱。 2.單位：卡/克℃ （cal/g℃） 【例】某A物質10克上升5℃需30卡的熱量，則A物質的比熱＝？ 【解】A物質的比熱＝ 30卡/ 10克5℃＝0.6卡/克℃

  16. §4-2熱量與比熱 3.比熱的公式：H＝MSΔT 【說明】設某物質M克上升ΔT℃需H卡的熱量，則依比熱的定義： 物質的比熱S＝H卡/ M克ΔT℃ 交叉相乘可得： H＝MSΔT

  17. §4-2熱量與比熱 4.特性： （1）比熱為物質的一種特性，不同的物質有不同的比熱。例：水的比熱＝1 cal/g℃ （2）比熱大的物質溫度難升難降，比熱小的物質溫度易升易降。 （3）水的比熱比大多數的物質大，因此水常被用來做保暖或冷卻用途 （4）對天氣的影響：由於海水比熱較大，使海水水溫不易因吸、放熱而大幅升降，固具有調節氣溫的功能。

  18. 例8：關於比熱的敘述，何者錯誤？ (A)吸收相同量的熱量，比熱愈大的物質，溫度的變化愈大　 (B)同一熱源下，加熱時間相同，吸收熱量相同 (C)烈日下，沙灘比海水熱，這是因為沙灘的比熱比海水小　 (D)比熱是物質的特性之一，不同的物質有不同的比熱 答：A

  19. 例9：比熱為0.113cal／g-℃的鐵塊質量為20公克，溫度由30℃上升到40℃時，吸熱：　例9：比熱為0.113cal／g-℃的鐵塊質量為20公克，溫度由30℃上升到40℃時，吸熱：　 • 11.3卡　 • 22.6卡　 • 33.9卡　 • 45.2卡 答：B

  20. 例10：一杯60公克30℃的水倒入另一杯40公克80℃的水中，假設熱量無損失，則當達到熱平衡時，末溫最接近幾℃？ˉ例10：一杯60公克30℃的水倒入另一杯40公克80℃的水中，假設熱量無損失，則當達到熱平衡時，末溫最接近幾℃？ˉ (A)55℃ˉ (B)50℃ˉ (C)40℃ˉ (D)35℃。ˉ 答：B

  21. §4-2熱量與比熱 三、溫度對物質體積的影響 1. 大部分物質受熱後，體積會膨脹；冷卻後，體積會收縮。即會熱脹冷縮。 2.不同物質其脹縮程度也不同。 3.水在0℃~4℃間有冷脹熱縮的反常現象。 4.物質體積會熱脹冷縮，因此需要是當空間供其脹縮，否則可能使物體變形損壞。

  22. 例11：有關物體因溫度熱脹冷縮的例子，下列敘述何者錯誤？ˉ例11：有關物體因溫度熱脹冷縮的例子，下列敘述何者錯誤？ˉ (A)一般玻璃器皿加熱後，如果馬上沖冷水，會因玻璃收縮不均勻導致玻璃器皿破裂ˉ (B)玻璃罐頭打不開時，可以將金屬瓶蓋放在冰水下沖一會兒，就可以因為金屬蓋收縮，內部半徑增加而打開了 (C)煮開水時，通常不會將水壺裝滿，可以避免水受熱體積膨脹，或沸騰時產生大量氣泡使水溢出ˉ (D)舖設鐵軌時，必須在一段段的鐵軌間預留一些空隙，以免鐵軌脹縮使物體擠壓變形。 答：B

  23. §4-3熱對物質的影響 一、物質的三態變化 （一）固體與液體間的變化 1.熔化與凝固： 固體加熱到某一個溫度時，開始轉變 成液體，這種現象稱為「熔化」。反之，放熱降溫到某一個溫度時，由液態變為固態的過程，稱為「凝固」。

  24. §4-3熱對物質的影響 2.熔點與凝固點： 當固體與液體同時存在的熔化期間，雖然繼續加熱，溫度卻不變，這時的溫度稱為該固體的「熔點」。反之，凝固期間的溫度稱為「凝固點」。 3.（1）熔點＝凝固點 （2）水的熔點＝凝固點＝0℃

  25. §4-3熱對物質的影響 4.熔化熱與凝固熱： 1公克的固體熔化成液體時所需吸收的熱量，稱為熔化熱。反之，1公克的液體凝固成固體時所需放出的熱量，稱為凝固熱。 5.（1）熔化熱大小＝凝固熱大小 （2）水的凝固熱為80卡/公克。冰的熔化熱亦為80卡/公克。

  26. 溫 度 (℃) 液態水 固態冰 0 冰、水共存 加熱時間(分) 冰加熱熔化成水的溫度變化曲線

  27. §4-3熱對物質的影響 （二）液體與氣體間的變化 1 .汽化與凝結： 物質從液態變為氣態的過程，稱為「汽化」；物質從氣態變為液態的過程，稱為「凝結」。

  28. §4-3熱對物質的影響 2.沸點與凝結點： 當液體加熱到某一溫度時，液體開始急速的轉變成氣體，呈現激烈的擾動狀態，這種現象稱為沸騰。液體和氣體同時存在的沸騰期間，雖然繼續加熱，溫度維持不變，這時的溫度稱為沸點。反之，稱為凝結時的溫度稱為凝結點。 3.（1）沸點＝凝結點 （2）水的沸點＝凝結點＝100℃

  29. §4-3熱對物質的影響 4.汽化熱與凝結熱： 1公克的液體汽化成氣體時所需吸收的熱量，稱為汽化熱。反之，1公克的氣體凝結成液體時所需放出的熱量，稱為凝結熱。 5.（1）汽化熱大小＝凝結熱大小 （2）水的凝結熱為540卡/公克。冰的汽 化熱亦為540卡/公克。 6.蒸發與沸騰比較： （1）蒸發為任何溫度下的緩慢汽化現象。 （2）沸騰為在沸點時的急劇汽化現象。

  30. 溫 度 (℃) 液態水 氣態水蒸氣 100 水、水蒸氣共存 加熱時間(分) 水加熱汽化成水蒸氣的溫度變化曲線

  31. 例12：有一個固態物體，經加熱之後熔化成液體之後，再汽化成氣體其加熱時間與溫度的變化如圖所示，請回答下列問題：例12：有一個固態物體，經加熱之後熔化成液體之後，再汽化成氣體其加熱時間與溫度的變化如圖所示，請回答下列問題： • ()下列哪一線段代表物體正在熔化中？ˉ(A)ABˉ(B)BCˉ(C)CDˉ(D)DE。 (2) ()此物體的沸點為多少℃？(A)－50℃ˉ(B)0℃ˉ(C)100℃ˉ(D)140℃。 答：（1）B（2）D

  32. §4-3熱對物質的影響 （三）固體與氣體間的變化 1 .昇華與凝華： 物質受熱直接由固態變為氣態，稱為「昇華」。日常生活中有昇華現象的物體包括樟腦丸、乾冰、碘。而冷卻時直接由氣態變為固態，稱為「凝華」。

  33. §4-3熱對物質的影響 2.昇華熱與凝華熱： 1公克的固體直接汽化成氣體時所需吸收的熱量稱為昇華熱。反之， 1公克的氣體直接凝華成固體時所需放出的熱量稱為凝華熱。 3.（1）昇華熱大小＝凝華熱大小 （2）乾冰的昇華熱＝凝華熱＝2413卡/公克。

  34. §4-3熱對物質的影響 二、能量與物質的變化 1.物質變化的過程中，常伴隨著能量的變化。吸收熱量的變化稱為吸熱反應。放出熱量的變化稱為放熱反應。 2. 物理變化中的吸熱反應：冰→水，... 物理變化中的放熱反應：水→冰，... 3.化學變化中的吸熱反應：光合作用，... 化學變化中的放熱反應：燃燒，...

  35. §4-3熱對物質的影響 4.能量可以有不同的形式出現，且不同的形式的能量間可能互相轉換。例如：燃燒可以把化學能轉換成光能與熱能。

  36. 例13：下列哪一項變化是屬於吸熱反應？　 (A)冰塊熔化 (B)白色硫酸銅粉末加水變成藍色　 (C)藍色氯化亞鈷變成粉紅色　 (D)水蒸氣凝結成水。 答：A

  37. §4-4熱的傳播方式 ※ 熱的傳遞由：高溫處傳到低溫處，其傳播方式有：傳導、對流、輻射。 一、傳導： 1.定義：熱經由靜止不動的物體，從高溫處傳向低溫處的方式，稱為傳導。 2.是固態傳熱的主要方式。

  38. §4-4熱的傳播方式 3.傳導的快慢：一般而言， （1）固體＞液體＞氣體 （2）金屬＞非金屬 （3）銀＞銅＞鋁＞鐵 4.熱傳導的應用： （1）加熱用的鍋子常用容易傳熱的金屬製成；鍋子的把手則用不易傳熱的塑膠或木頭製成。 （2）冰是熱的不良導體，因此愛斯基摩人蓋的冰屋中，在天寒地凍中，具有相當的保溫效果 。

  39. §4-4熱的傳播方式 二、對流： 1.定義：熱經由液體或氣體受熱上升、遇冷下降產生流動而傳播的方式，稱為對流。 2.是流體（液體、氣體）傳熱的主要方式。

  40. §4-4熱的傳播方式 3.實例 （1）以水壺燒開水為例：水壺放在瓦斯爐上加熱。壺底的水受熱膨脹，密度變小而上升，上方的冷水因密度大而下降，這樣的循環過程，讓水壺底部提供的讓能傳至整壺水中。 （2）氣體的對流造成夏日的濱海區，白天吹海風，晚上吹陸風。

  41. §4-4熱的傳播方式 （3）冷氣機裝在房間的上方，而暖氣機必須裝在房間下方。 （4）煙囪：當熱空氣順著煙囪上升，冷空氣由下方補充，而冷空氣含氧量多，使爐內燃燒更旺盛。 （5）熱氣球、放天燈是利用空氣對流使其升空。

  42. §4-4熱的傳播方式 三、輻射： 1.定義：不需經由任何媒介，而直接由熱源傳播熱量到各處的方式，稱為輻射 。 2. 特性 （1）溫度愈高的物體，放出的輻射熱 愈多 。

  43. §4-4熱的傳播方式 （2）輻射熱是以光速來傳遞熱。 （3）粗糙或深色的物體易吸收輻射熱，也易放出輻射熱；表面光滑或淺色的物體不易吸收輻射熱，也不易放出輻射熱。

  44. §4-4熱的傳播方式 3.實例 (1)太陽的熱是以輻射的方式將熱傳遞至地球上。 (2)電冰箱背面的散熱片設計成黑色，是為了能較快將熱散出。 (3)瓦斯公司的儲氣槽表面常漆成銀白色，是為了減少吸收輻射熱，以免儲氣槽溫度過高而爆炸。 (4)夏天穿白色或淺色衣服；冬天穿黑色或深色衣服。

  45. §4-4熱的傳播方式 三、保溫原理： 1.保溫原理：阻斷或減少熱量經由傳導、對流、輻射傳播出去，就可達到保溫的目的。 2. 實例：保溫瓶壁所鍍的水銀是防止熱的輻射，夾層中抽成真空是防止熱的傳導及對流；軟木塞和玻璃瓶是防止熱的傳導。

  46. 例14：對於熱的傳播方式中，下列哪個敘述是錯誤的？ˉ　例14：對於熱的傳播方式中，下列哪個敘述是錯誤的？ˉ　 (A)只有液體或氣體才有熱對流現象ˉ (B)輻射必須經由介質傳播ˉ (C)愈深色的物體愈容易吸收輻射熱ˉ (D)傳導是由物體間直接接觸而傳播的方式。答：A

  47. 例15：我們常在便利商店看到業者以滾動的金屬圓柱來燒烤熱狗，請問這是利用金屬的那一種特性？ˉ例15：我們常在便利商店看到業者以滾動的金屬圓柱來燒烤熱狗，請問這是利用金屬的那一種特性？ˉ (A)容易傳導熱量 (B)比熱大ˉ (C)沒有毒性ˉ (D)熔點高。 答：A

  48. 例16：小惠在學校的摸彩活動中抽到一個保溫杯，其構造如圖。為什麼保溫杯可以保溫呢？試回答下列問題：例16：小惠在學校的摸彩活動中抽到一個保溫杯，其構造如圖。為什麼保溫杯可以保溫呢？試回答下列問題： • ()保溫杯的塑膠杯蓋，最主要是防堵熱的哪一個傳播途徑？ˉ(A)傳導ˉ(B)對流ˉ(C)輻射ˉ(D)杯蓋只是好看而已，無實際防堵熱量散失的功能。 (2) ()兩夾層中間抽成真空，可以防止熱的何種傳播途徑？ˉ(A)傳導和對流ˉ(B)對流和輻射ˉ(C)傳導和輻射ˉ(D)傳導對流和輻射。 (3) ()夾層的表面鍍銀，可以防止熱的何種傳播途徑？ˉ(A)傳導ˉ(B)對流ˉ(C)輻射ˉ(D)三者皆可。下列哪一項變化是屬於吸熱反應？ 答：（1）A（2）A（3）C

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