熱平衡與溫度 溫度計 熱膨脹 熱量與比熱 熱的傳播 物質的三態與潛熱 熱與其他能量的相互轉換 理想氣體的性質 編寫者嚴文宏老師 第二章　溫度與熱量 熱平衡與溫度 溫度計 熱膨脹 熱量與比熱 熱的傳播 物質的三態與潛熱 熱與其他能量的相互轉換 理想氣體的性質

熱平衡與溫度 ‧熱平衡：冷熱不同物體接觸，熱量由高傳至低溫，直到溫度相等形成熱平衡。 ‧物體達成熱平衡，溫度相同。

汽車熱污染 汽車熱污染

熱污染 焚化爐

二氧化碳 溫室效應 二氧化碳太多

溫室效應 溫室效應 太嚴重 ，會造成 兩極冰山 溶解， 淹沒陸地 全球 氣候 變遷。

熱污染 溫室效應 二氧化碳太多 北極冰層變薄 北極熊可能絕種 食物短缺

熱污染 熱污染的現像 想想看：核三廠在恒春貓鼻頭的附近排放發電冷卻用溫排水，造成附近海域的生態受到相當程度的影響,有怪魚的出現，這是不是一種”熱汙染”"的現像呢？

　溫度計 溫度計製作 溫標種類 溫標換算

溫度計製作與種類 溫度計：利用熱脹冷縮性質 常見種類：1電子式 2水銀式 3酒精溫度計

體溫 女性平均體溫比男性略高

冷血動物

溫標種類與制定 攝氏溫標：水冰點定 0度，水沸點定為100度，冰點與沸點間分刻成100分以℃表示 華氏溫標：水冰點定32度，水沸點定212度，冰點沸點間均分成180分，oF表示 克氏溫標：又稱絕對溫標，溫標間隔和攝氏溫標間隔相同，以K表示。

溫標的換算 克氏溫標T與攝氏溫標C之關係 K = C+273 攝氏溫標與華氏溫標的換算

溫度計

　熱膨脹 熱膨脹定義與種類 1固體的膨脹 2液體的膨脹 3氣體的膨脹

熱膨脹的定義與種類 ‧熱膨脹：大多數物質，當溫度升高時體積會膨脹；溫度降低時體積會收縮。這種現象稱為熱膨脹 ‧物體熱脹冷縮以氣體最為顯著，液體次之，固體則為最小。

固體的膨脹 線膨脹與公式 物體線膨脹 面膨脹與體膨脹

線膨脹與公式 線膨脹：固體受熱長度增加 線膨脹係數：當溫度升高1℃時，物體長度的增長量與原來長度的比 △L及全長L為

自控開關 雙金屬自動控制開關

面膨脹與體膨脹 物體在0℃時，其面積為A0，當溫度改變Δt時，其面 積變為A，則 （β面膨脹係數，約為線膨脹係數的2倍） 物體在0℃時，其體積為V0，當溫度改變Δt時，其體 積變為V，則 （γ體膨脹係數，約為線膨脹係數的3倍）

液體的膨脹 0℃ 4℃ 100℃ 液體的膨脹一般較固體為大，其膨脹公式與 固體膨脹相類似。 水在4℃時密度最大，體積最小。 體積變小密度變大　　體積變大密度變小 體積變大密度變小　　體積變小密度變大 0℃ 　4℃ 　　　 100℃

氣體的膨脹 氣體膨脹與壓力有關係 壓力一定時，氣體體積的改變量ΔV與溫度 的改變量Δt成正比 查理定律：壓力一定，溫度升降攝氏一度 一定質量的氣體其體積隨之增減其在0℃時 體積的1/273

熱量與比熱 卡與比熱的定義 常見物質的比熱 熱量公式與熱容量

比熱的定義 比熱：使1克物質升高1℃所吸收的熱量 單位： cal／g℃ 公式： ΔH ＝ m s Δt 比熱大的物質: 溫度 難升難降。 比熱大的物質: 溫度 難升難降。 想一想:大陸型氣候與海洋型氣候的差別

熱量公式與熱容量 H=msT 熱容量：物質升高1℃所需的熱量，C = ms 熱量公式：H = ms∆t 升高t℃，所需熱量H卡，則H = ms∆t H=msT

例題 冷熱物質的混合，若過程沒有熱量損失，則 低溫物體吸收的熱量=高溫物體放出的熱量 鐵比熱為0.11卡/公克－℃ ，要使一個400公克的鐵鍋，溫度由20℃上升到220℃，至少需供應給多少的熱量？ 由H = ms∆t 得H = 400 ×0.11 ×（220 − 20） = 8800（卡）

熱的傳播 傳導：熱量經過一靜止的物質，從高溫的地方傳到低溫的地方的方式。 對流：熱量可以經由氣體或液體流動而隨著傳遞的方式。 輻射：凡不藉任何物質作媒介，將熱直接自熱源傳至他處的方式。

對流 傳導 與 輻射

對流

輻射熱的特性 熱輻射傳遞比傳導、對流方式快。速度與光速同。 任何一物體恆在放射輻射熱，同時也吸收入射 至其表面上的輻射熱。

物質的三態與潛熱 影響物態變化與潛熱 物態變化 物態變化溫度 與供熱時間關係 潛熱(汽化熱)(熔化熱)

物質的三態 物質的三態 狀態 無固定形狀:氣態與液體 固態 液態 氣態 有一定體積、有一定形狀 有一定體積、沒有一定形狀 沒有一定體積、沒有一定形狀 無固定形狀:氣態與液體

影響物態變化與潛熱 影響物態變化的因素 ----溫度與壓力 潛熱：物質從固態到液態，或從液態到 氣態，所需的熱。 水的汽化熱540卡/公克 冰的熔化熱80卡/公克 影響物態變化的因素 ----溫度與壓力

物態變化

物態變化溫度與供熱時間關係

水熱量計算過程 （冰的熔化熱80卡/克，水的汽化熱540卡/克） 冰熔化成水，水變成水蒸氣的過程， （補充） 所需吸收的熱量分段計算為 零下冰→0℃冰→ 0℃水→ 100℃水→ 100℃水蒸氣 → 100℃以上水蒸氣

例題 10公克−5℃的冰塊，欲加熱使冰塊變成100℃的水蒸氣時，所加的熱量為若干？(不計熱量的損失，且水、冰之比熱分別為1卡/公克－℃、0.5卡/公克－℃) 解：依題意−5℃的冰塊受熱過程為 −5℃的冰0℃冰0℃水100℃水100℃水蒸氣 所以需供應熱量為 H = 10 ×0.5 ×5 + 80 ×10 + 10 ×1 ×(100 − 0) + 539 ×10 = 7215 (卡)

復冰現象 復冰現象

熱與其他能量的相互轉換 能量轉換與熱功當量 焦耳實驗裝置

能量轉換與熱功當量 J稱為熱功當量 J＝4.2焦耳/卡 即每4.2焦耳的功可轉換為1卡的熱 一焦耳是0.24卡 熱是一種能量，能量間可互相轉換。

熱功當量 能量轉換與熱功當量 焦耳實驗圖

內燃機 內燃機===柴油引擎

內燃機

理想氣體的性質 波以耳定律 查理定律 波以耳－查理定律與氣體動力理論 氣體碰撞器壁

波以耳定律 ‧波以耳定律：溫度一定時,定量的氣體，壓力與體積成反比。 P1V1＝P2V2＝常數 ‧

查理定律 查理定律：一定量氣體, 壓力一定時，溫度每升降攝氏一度時，體積隨之增減其在 0℃時體積之1/273。

波以耳－查理定律 波以耳－查理定律：定量的氣體，其壓力、體積及絕 對溫度T的關係為 （理想氣體方程式）式中n為氣體莫耳數，R值為 0.082公升 −大氣壓/莫耳 − K

氣體動力理論 氣體動力理論推導：PV = NkT（補充） 式中N為氣體分子數，k = 1.38 ×10−23焦耳/K （補充） 定量的氣體，其壓力、體積及絕對溫度T的關係為 PV = nRT 式中n為氣體莫耳數，R值為 0.082公升 −大氣壓/莫耳 − K

氣體碰撞器壁 氣體正面碰撞器壁

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