Transcript 第 五 章 溫度與熱 5－1 溫度和溫度計  溫度：物體冷熱程度  物體冷  溫度低 易受感官干擾  物體熱  溫度高  溫度計：測量溫度的工具（不是測量熱量的工具）  常見溫度計是利用體積熱脹冷縮性質製作 Q 小問題 1.水銀溫度計使用限制及優點？ 2.舉出日常生活中使用的溫度計 種類有哪些？ 3.水溫度計的使用限制？

第 五 章
溫度與熱
5－1 溫度和溫度計
 溫度：物體冷熱程度
 物體冷  溫度低
易受感官干擾
 物體熱  溫度高
 溫度計：測量溫度的工具（不是測量熱量的工具）
 常見溫度計是利用體積熱脹冷縮性質製作
Q 小問題
1.水銀溫度計使用限制及優點？
2.舉出日常生活中使用的溫度計
種類有哪些？
3.水溫度計的使用限制？
5－1 溫度和溫度計
 自製溫度計（EXP 5-1）
1.加紅墨水及放白紙板目的：便於觀察液面變化
2.剛放入冰水，細玻璃管先升後降
3.剛放入熱水，細玻璃管先降後升
 水與玻璃的膨脹（或收縮）程度誰大？
Q 小問題 1.為何不直接觀察錐形瓶之水位變化而要插細管？
5－1 溫度和溫度計
 溫標
1.攝氏（C）：將水冰點定為 0；沸點定為100
 分100 格，每等分為1 C 。
2.華氏（ F）：將水冰點定為 32；沸點定為212
 分180 格，每等分為1 F 。
9C
 32
※ 二溫標換算公式： F 
5
5－1 溫度和溫度計
 溫標計算：依線段比例求解
長線段1 長線段2

短線段1 短線段2
C
F
100 - 0 212 - 32

C-0
F - 32
9C
F
 32
5
1.25℃＝
 F；0  F ＝
℃。
2.將其上的溫標公式化成函數圖形？
3.60℃和60  F ，何者溫度高？
。
4.某物是體積熱縮冷脹，能做成溫度計？
5－1 溫度和溫度計
 自製溫標計算：依線段比例求解
212 - 32 100 - 0 B  A


F - 32
C-0
X-A
Q 小問題
1.若令1大氣壓水的冰點為120  X ，沸點370  X ，則：
 46℃相當於
X。
 170  X相當於
 F。
2.物質的三態（固液氣）都可利用作為溫度計嗎？（
）
5－1 溫度和溫度計
 自製溫度計範例：
eg1.某未訂溫標的水銀溫度計，刻畫攝氏溫標時，發現冰
點0℃和沸點100℃間水銀面高度差為30公分：
 40℃時水銀面距冰點
公分。
 當水銀面高出冰點6公分時的溫度＝
℃。
eg2.錐形瓶內裝滿水，上插一細管
，當水溫10℃時，液面在瓶口
上方4公分處，當水溫50℃時，
液面在瓶口上方16公分處，則
當液面在瓶口上方8.5公分處，
水溫
℃。
eg3.若上題所接的細玻管口徑愈
，
測量的結果愈準確。
5－1 溫度和溫度計
 自製溫度計範例：
eg4.如圖20℃時水面高出瓶塞2公分，70℃時水面高出瓶塞12
公分，則：
 水面上升1公分，代表溫度上升了
℃。
 溫度上升10℃，水面上升
公分。
 若將此錐形瓶放入未知溫度的熱水中，細玻管液面高
出瓶塞8公分，則此熱水溫度
℃。
eg5.一手放在冰水中，另一手放在熱水
中，一段時間後再將兩手放在同一
杯溫水中，則此時兩手的感覺為何？
5－2 熱量
 熱量
1.能量的一種形式，能量的多寡（熱不是物質）
2.二物體的溫度不同時，熱量會發生傳遞
 熱量由高溫傳遞至低溫直到熱平衡為止
（二者溫度相等時，即停止了傳遞）
eg.熱水倒入玻璃杯中，一段時間後，發現：
 熱水會溫度降低  熱水放熱
 玻璃杯溫度升高  玻璃杯吸熱
高溫
熱水
高溫的熱水放熱
後，溫度降低
熱量傳遞
二主角
低溫
玻璃杯
低溫玻璃杯吸熱
後，溫度升高
5－2 熱量
 測量水溫的變化（EXP 5-2）
 探討熱量和溫度的關係（作圖：溫度vs.時間）
1.加熱100g水，每分鐘紀錄水溫一次
2.加熱200g水，每分鐘紀錄水溫一次
1.溫度計為何懸吊著，而不直接放入燒杯中？

。
2.加熱水時，溫度會隨加熱時間如何變化？

。
3.加熱100公克水及加熱200公克水，何者溫度
上升較快？

。
4.水加熱溫度增加，何者是吸熱及放熱？

。
5－2 熱量
 測量水溫的變化（EXP 5-2）
1.加熱100g水，每分鐘紀錄水溫一次
加熱時間（分）
0
2
4
6
8
10
溫度℃
20
24
28
32
36
40
2.加熱200g水，每分鐘紀錄水溫一次
加熱時間（分）
0
2
4
6
8
10
溫度℃
20
22
24
26
28
30
 加熱時間相同下，水的質量愈多，溫度上升愈少
 加熱時間愈久，升高的溫度愈多
 水的熱量和水質量與增高溫度有關
5－2 熱量
 測量水溫的變化（EXP 5-2）
Q 小問題
1.100克水由20℃加熱10分鐘後，溫度達
℃，上升
℃
熱
卡，酒精燈每分鐘提供
卡熱能。
2.承上，加熱
分鐘後，水溫可達沸騰？
3.加熱200克水6分鐘，水溫可達
℃，需吸熱
卡。
5－2 熱量
 水的熱量計算
1.公式： 水熱量  水質量  溫差
H  m  T
2.限水熱量計算使用，吸熱、放熱均適用
3.熱量無負值（溫差T＞0，大減小）
4.單位：  質量 m  限用公克（g）
 溫差T  限用℃
 熱量 H  卡（cal）（即卡路里）
◎ 仟卡（Kcal）： 1 Kcal＝1000 cal
5.1卡是使1g 水上升（或下降）1℃所吸收（或放出）
之熱量
1.單位換算：  2 kcal＝
cal；500 cal＝
Kcal
5－2 熱量
 均勻熱源熱量計算
◎ 公式： 熱量  單位時間提供熱量時間
H  h t
 水的熱量公式整理
h  t  H  m  T
Q 小問題
1.80℃、50公克水所含熱量
卡。
2.將20公克50℃水降溫至10℃，水
熱
卡。
3.100℃的20克水所含的熱量比10℃20公克水所含熱量多？
4.水2.4公升溫度10℃，若吸收4800卡，溫度上升
℃。
5.使1公克的酒精上升1℃所需之熱量
卡。
6.熱源5分鐘內供給200卡，則加熱10分鐘可使50克水升高℃？
5－3 比熱
 熱量實驗：加熱
eg1.水1公克加熱升高1℃，需吸熱
1cal。
銅1公克加熱升高1℃，需吸熱 0.093cal。
鐵1公克加熱升高1℃，需吸熱 0.113cal。
鋁1公克加熱升高1℃，需吸熱 0.217cal。
 比熱：符號 S
使1克的物質上升1℃所需的熱量稱
為物質的比熱。
比熱
1.不同物質、狀態，比熱不同
2.比熱大者  難升溫，難降溫
3.比熱小者  易升溫，易降溫
Q 小問題
1夏天時海邊的海水與沙灘，為何溫度不同？
5－3 比熱
 熱量計算公式
熱量  質量 比熱  溫差
H  m  S  T
 熱量公式整理
h  t  H  m  S  T
物質
比熱
水
鐵
鋁
銅
鉛
銀
1.0
0.113
0.217
0.093
0.031
0.056
1上表比熱的單位為何？如何形成的？應記憶的比熱值是？
2.同質量的鋁和鐵，以同一熱源加熱3分鐘，何者溫度變化大？
3.將100公克銅升溫10℃，需熱量
卡。
4.為何沿海地區氣溫的變化比內陸地區小？
5－3 比熱
 比熱範例
eg1.質量均為200公克，溫度均為20℃的甲、乙、丙三物質，
在同一熱源上加熱，溫度時間的關係圖如圖：
 物質比熱何者最大？
。何者最小？
。
 溫度均上升至50℃時，何者吸收熱量最多？
。
 假設丙為水，則熱源每分鐘供給熱量
卡。
 將50℃的甲乙丙三種物質置於空氣中，何者最先
降溫至30℃？
。
eg2.A、B、C三質量相同金屬球，
以均勻熱量加熱，如圖，
比熱順序？
。
5－3 比熱
 比熱範例
eg3.下表為A、B、C、D四種物質的比熱，回答下列問題：
 A、B、C、D各一克，上升1℃需要熱量最多的
。
 同質量的A、B、C、D，由70℃冷卻至20℃，放出熱
量最多的是
。
 同質量的A、B、C、D，放在陽光下曬，溫度上升最快
的是
。
 表中比熱的單位是
。
物質種類
比熱
A
0.217
B
0.093
C
0.113
D
0.031
5－3 比熱
 比熱範例
eg4.在絕熱的裝置中，以同一熱源分別加熱80公克的水和
80公克的油，其加熱時間與溫度圖形如下：
 水80公克，在每分鐘內吸收
卡的熱量。
 若無熱量散失，油80公克每分鐘所吸收的熱量
於
水80公克每分鐘所吸收的熱量。（＝、＞、＜）
 在6分鐘內，油吸收
卡的熱量。
 油的比熱是
卡/克℃。
耶誕快樂
5－4 熱對物質的影響
 熱對物質的影響
1.狀態改變  只是三態間的變化（分子距離改變）
eg.體積膨脹、熔化、沸騰…..
2.物質組成發生改變  產生新的物質
eg.乾玉米受熱變成爆米花、米煮成飯…
 水存在的檢驗
1.氯化亞鈷溶液是粉紅色的，不含水的氯化亞鈷
的顏色呈現藍色
◎ 氯化亞鈷試紙  檢驗水的存在
2.硫酸銅晶體（本身含水）呈藍色，加熱後無水時
呈現白色
Q 小問題
1阿華發現抽屜中還沒使用的氯化亞鈷試紙呈現粉紅色，為何？
5－5 熱的傳播
 熱平衡：高溫T2傳播至低溫T1，直至溫度相等T
1.無熱量散失時：（絕熱系統）
溫度
放熱 ＝ 吸熱
M1S1×（T2－T）＝M2S2×（T－T1）
T2
T
T1
時間
高溫
放熱
低溫
吸熱
2.有熱量散失時：為環境所吸熱
放熱 ＝ 吸熱
M1S1×（T2－T）＝M2S2×（T－T1）＋散失的熱量
散失的熱量
熱量散失率 % 
100
放熱量
5－5 熱的傳播
 熱平衡範例
eg1.60℃的熱水30克與20℃10公克的冷水混合後：
 求熱平衡後之溫度＝
℃。
 熱水
熱
卡，冷水 熱
卡。
 作熱平衡圖形（ T. vs.t. ）？
eg2.50℃的熱水10克與20℃20公克的冷水混合，終
溫30℃，則熱量散失
卡，散失率
﹪。
eg3.一固體比熱0.5卡/克℃，質量40公克、溫度
20℃，若和20公克40℃的水接觸，如無熱量散
失，達成平衡時的溫度
℃。
eg4.（ ）熱水溫度T2與冷水溫度T1混合，熱平衡
溫度T必符合：T1＜T＜T2條件。
eg5.（ ）熱傳播是由高熱量傳遞至低熱量物體。
5－5 熱的傳播
 熱傳播的三方式：傳導、對流、輻射
 溫度不同的介面發生，熱量由高溫向低溫傳遞
1.傳導：是固體的主要傳播方式
 傳導難易：固體 ＞ 液體 ＞ 氣體
 傳導難易：金屬 ＞ 非金屬
 銀（最快）、銅（次之）、…..
高溫
低溫
1為何鍋子要用金屬製作？而把手卻不用金屬製作？
2.同室內的木桌面與鐵器，何者溫度較高？以手摸鐵器，為何
覺得鐵器較冷？
3.熱量高的物體其溫度較高。（ ）
4.為何手握冰塊，覺得手冷？為何手放入熱水，覺得手熱？
5－5 熱的傳播
 熱傳播的三方式：傳導、對流、輻射
2.對流：是流體（液體、氣體）的傳播方式
 熱流向上（密度小輕），冷流向下（密度大重）
eg.  煙囪在上方
 暖壁爐在下
 冷氣機在上方
 燒開水在底部
 白天，風由海面吹向陸地
 夜晚，風由陸地吹向海面
何者對流圖示是正確的？
何者溫度高？
5－5 熱的傳播
 熱傳播的三方式：傳導、對流、輻射
3.輻射：不需介質的熱傳播方式，eg.太陽光
 白色或光滑物體，容易反射輻射熱，不易吸
收或放出輻射熱
 黑色或粗糙物體，容易吸收或放出輻射熱，
不易反射輻射熱
 白色易反射；黑色易吸收
何者溫度高？
左右空氣，一邊塗黑
色柱如何移動？
5－5 熱的傳播
 熱傳播應用：保溫瓶構造
1.軟木塞、不易導熱的支架及真空夾層
 防止熱的傳導
2.真空夾層
 防止熱的對流
3.真空夾層兩壁鍍銀
 防止熱的輻射
Q 小問題
1保溫瓶中的真空夾層的功能有哪些？
2.請說明燜燒鍋如何使用？並思考它為何能將食物煮熟？
3.為何夏天常穿著白或淺色服裝？冬天常穿著黑暗色服裝？
5－5 熱的傳播
 熱傳播（ EXP 5－4 ）
蠟燭會發生何事？
銅、鐵、玻棒上的火柴如何？
Q 小問題
1.二支手掌放在酒精燈火焰旁邊20公分處及正上方20公分處，
哪一支手覺得較熱？為何呢？
2.寒冷的冬天為何穿厚衣服？為何蓋棉被可以保暖呢？
3.為何要用小石子來炒栗子？
5－6 熱污染
 熱污染來源：人為的工商業發展
 影響生態
 熱污染說明
1.工業排放出的熱水
2.空氣污染之二氧化碳，造成溫室效應
 地球平均溫度增加，南北極冰帽熔化
3.冷氣機將熱氣排到室外
4.核能電廠冷卻用水的溫排水問題