課程名稱：熱對物質的作用
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Transcript 課程名稱：熱對物質的作用
課程名稱：
熱對物質的作用
編授教師：
中興國中 楊秉鈞
熱對物質狀態
熱對物質狀態的影響
熱對狀態的改變：
（1）固態物質，經 吸收 熱量後，會熔化、汽化，而成氣態。
（2）氣態物質，經 放熱 熱量後，會凝結、凝固，而成固態。
（3）固態物質，經 吸收 熱量後，直接成氣態，稱昇華
常溫常壓下，昇華實例： 乾冰 樟腦丸 碘固體
吸熱
汽化
放熱
凝華
昇華凝華圖說
碘（紫黑色）昇華
樟腦丸昇華
乾冰昇華
氣體碘凝華
（媒體：1，1’3”）
純物質 水的加溫曲線
加溫曲線：將冰塊逐漸加溫，使之成為水蒸氣（媒體：1，1’54” ；2）
固
體
（
冰
）
固
液
共
存
（
冰
、
水
）
液
體
（
水
）
液氣共存（水、水蒸氣共存）
氣
體
（
水
蒸
氣
）
（∴升溫必吸熱，吸熱不一定升溫）
（1）溫度曲線中，熔點與沸點固定，表示此物質是 純物質 。
（2）熔點（凝固點）＝ 0 ℃；沸點（凝結點）＝ 100 ℃。
（3）二狀態共存階段，物質雖不升溫，但仍吸熱中。
（4）分段加溫曲線越接近 時間 軸者，比熱較 大 。 (S水 S冰 )
純物質 水的加溫曲線
加溫曲線：將冰塊逐漸加溫，使之成為水蒸氣
（5）熱量的計算：
單一狀態時： H ms T
狀態共存時（補充）：
。
H mh ' 質量 狀態熱
h t m h'
t 狀態熱
H m 540 cal
水的汽化熱＞熔化熱
H m 80 cal
定值，查表
冰的熔化熱＝凝固熱＝80cal/g
水的汽化熱＝凝結熱＝540cal/g
。
蒸發與沸騰的比較
蒸發
沸騰
相同點
同是液體汽化的過程
同是需要吸熱才能發生的過程
相異點
緩慢的表面汽化
發生於任何溫度
不產生氣泡
劇烈的整體汽化
只發生於沸點
內部產生大量氣泡
有利因素
有利蒸發快的因素：
高溫
有風
液面上壓力小
濕度小
液面表面積大
液體沸點低者
壓力大時，沸點增高
壓力鍋：高壓
沸點高，快熟
高山：低壓
沸點低，不易熟
熱對熱脹冷縮
熱對熱漲冷縮的影響
熱對熱漲冷縮的影響：
（1）大部分物質具有 體積 熱漲冷縮性質。
物體粒子間 距離 變大，粒子本身大小
不變
。
（2）脹縮程度：氣體 ＞ 液體 ＞ 固體。
（3）應用說明：
鐵軌、橋樑接縫，預留伸縮縫
輸油管做成 U 型
電鍋雙金屬片開關（金屬複棒） 水泥地切割凹槽
雙金屬開關
鐵軌接縫
水泥切割凹槽
橋樑接縫
體積熱脹冷縮示意圖
膨脹後無法通過環
置於熱水
橋面伸縮縫
鐵軌伸縮縫
銅鋁雙金屬片示意圖
銅鋁雙金屬片原理：
（媒體：1，3’8”）
（1）雙金屬片：二脹縮程度不同的金屬片黏貼成片
（2）原理：因金屬片受冷熱會彎曲，可用於開關設計
遇熱時，金屬片會向脹縮程度 小 的一方彎曲。
遇冷時，金屬片會向脹縮程度 大 的一方彎曲。
∴ 彎曲
∴ 彎曲
遇熱時
遇冷時
鋁外圈
鋁的脹縮程度大於銅
銅外圈
水的體積與密度對溫度關係圖
V cm3
1
4
D g cm3
1
4
T C
4℃的水：
體積最 小 、密度最 大 。
將 4℃的水升溫：
體積 增加 、密度 減少 。
將 4℃的水冷卻：
體積 增加 、密度 減少 。
4℃的水是 熱漲冷漲 的。
現象說明：
M VD
水結冰時，體積膨脹。
V , D 反比 水結冰時，從表面開始
冰會浮在水面上。
夏天湖水表面溫度高於湖底。
嚴寒冬天，湖底水溫 4℃，魚仍
能存活。
T C
熱對化學變化
吸熱反應與放熱反應
熱對化學反應：
（1） 吸熱 反應：吸收光、電、熱，才發生的反應
（2） 放熱 反應：放出光、電、熱，的反應
若正反應為吸熱反應，逆反應為 放熱 。反之亦同。
A 熱
B
放熱
吸熱
放熱反應（環境溫度上升）
水蒸氣 水 冰的過程
燃燒、生鏽等氧化反應
加水形成晶體的反應
強酸鹼的稀釋
電池放電、電燈發光
吸熱反應（環境溫度下降）
冰 水 水蒸氣的過程
食鹽溶於水
晶體受熱去水
水吸收電能而分解（電解）
光合作用（吸收光）
吸熱與放熱反應
吸熱與放熱反應：
（1）將硫酸銅晶體（含水）加熱時：
硫酸銅晶體 熱 無水硫酸銅 水 吸熱反應
( 藍色 )
( 白色)
放熱
（2）將氯化亞鈷晶體（含水）加熱時：
氯化亞鈷晶體 熱 無水氯化亞鈷 水 吸熱反應
(粉紅色)
( 藍色)
放熱
檢驗水的試劑
檢驗水的試劑：
（1）試劑：白色無水硫酸銅粉末
白色無水硫酸銅遇液體後，若呈 藍 色。液體就是水。
（2）試劑：藍色氯化亞鈷試紙
藍色氯化亞鈷試紙遇液體後，若呈 粉紅 色。液體就是水。
保存時易受溼氣影響而成粉紅色，使用前應先烘乾成藍色
白色無水硫酸銅粉末
粉紅色受潮的氯化亞鈷試紙
熱對環境影響
熱對環境的影響實例
熱對環境的影響實例：
（1）核能電廠排水溫度過高，使珊瑚白化及魚類變形。
（2）人為排放過多二氧化碳 造成 溫室 效應，使全球氣溫 升高 。
高山及極地冰雪溶解，造成海平面上升、氣候改變等。
1997年，各國於日本京都簽訂京都議定書限制二氧化碳
排放量。（我國非會員國，並未參與簽署）
珊瑚白化
魚類變形
範例解說
1.（ A ）某物質在溫度為－80℃時為固體，－20℃時為液體，300℃時
為氣體，根據表，此物質可能為下列何者？
（A）甲 （B）乙 （C）丙 （D）丁。
甲
300℃
●
110℃
－20℃
●
氣
沸點
●
熔點
液
－75℃
－80℃
●
固
範例解說
2.將－10℃、 5公克的冰、加熱，直到完全汽化成120℃的水蒸氣時，
須吸熱多少卡熱量？ 3673 卡。（列出計算式即可）
（常數值： 若冰、水蒸氣的比熱分別為0.5cal/g℃、0.48cal/g℃
冰的熔化熱80cal/g；水的汽化熱540cal/g
）
H ms T
H mh '
H 五區段熱量總和
H 5 0.5 10 5 80 5 1100 5 540 5 0.48 20 cal
範例解說
3.將一固體物質100公克放在一絕熱良好的容器內，以一穩定的熱源，提
供每分鐘 2000卡的熱量加熱，他測得系統溫度與時間之關係如圖，則：
(1) 此物質是否為純物質？ 是 ；熔點？ 55 ℃；沸點？ 85 ℃。
固態
(2) 該物質在 0～2 分鐘階段應為何種狀態？
。
固、液共存
(3) 該物質在 2～4 分鐘階段應為何種狀態？
。
液態
(4) 該物質在 4～8 分鐘階段應為何種狀態？
。
液、氣共存
(5) 該物質在 8～14 分鐘階段應為何種狀態？
。
範例解說
3.將一固體物質100公克放在一絕熱良好的容器內，以一穩定的熱源，提
供每分鐘 2000卡的熱量加熱，他測得系統溫度與時間之關係如圖，則：
m 同 , 越接近時間軸 S 大
h t H m 狀態熱
t 狀態熱
氣態
(6) 該物質在 14 分鐘之後階段應為何種狀態？
。
(7) 該物質在加熱第 2 分鐘時開始熔化，第 4 分鐘時全部熔化。
(8) 該物質在加熱第 8 分鐘時開始汽化，第 14 分鐘時全部汽化。
(9) 該物質的固、液、氣態的比熱大小順序？ S 液態 S 氣態 S 固態 。
(10) 該物質的熔化熱 ＜ 汽化熱（填：＞、＝、＜）；且汽化熱是
熔化熱的 3 倍。
範例解說
3.將一固體物質100公克放在一絕熱良好的容器內，以一穩定的熱源，提
供每分鐘 2000卡的熱量加熱，他測得系統溫度與時間之關係如圖，則：
(11) 該物質的熔化熱
40 cal/g；汽化熱 120
cal/g 。
h t m h熔化熱
h t m h汽化熱
2000 2 100 h熔化熱
2000 6 100 h汽化熱
h熔化熱 40cal / g
h汽化熱 120cal / g
範例解說
3.將一固體物質100公克放在一絕熱良好的容器內，以一穩定的熱源，提
供每分鐘 2000卡的熱量加熱，他測得系統溫度與時間之關係如圖，則：
(12) 該物質的固態比熱與液態比熱的比值？
h t m S T
2000 2 100 S固 55
2000 4 100 S液 30
3/11
。
S固 3
S液 11
範例解說
3.將一固體物質100公克放在一絕熱良好的容器內，以一穩定的熱源，提
供每分鐘 2000卡的熱量加熱，他測得系統溫度與時間之關係如圖，則：
(13) 該物質的固態比熱 0.73 cal/g℃；液態比熱？ 2.67
h t m S T
2000 2 100 S固 55
2000 4 100 S液 30
cal/g℃ 。
S固 0.73cal g C
S液 2.67cal g C
課程結束