第五章 溫度與熱 5 - 1 研究溫度與溫度計

1.溫 度 : 表示 ____________的物理量。 例 : 將左、右手分別放入冷、熱水中， 1.溫 度 : 表示 ____________的物理量。 例 : 將左、右手分別放入冷、熱水中， 一段時間後再同時放入溫水中， 則左手感覺 ___，右手感覺 ___ 。 2. 溫度計 : 測量溫度的工具，利用物質 _______ 原理製成，其材料可用 ___ 體、___ 體、___ 體。 註 : 一般而言，膨脹率 : 固體 ___ 液體 ___ 氣體。 物體冷熱程度 熱 冷 熱漲冷縮 固 液 氣 < <

(1) 氣溫計 : 在一端球形的狹長玻璃管內裝入 水銀或酒精，將管內空氣抽去後， 封閉開口即成，如圖 (一)。

(2) 體 溫 計 : 靠近底部的地方的玻璃管 特別狹小且彎曲，當水銀遇熱 膨脹上升，遇冷(離開人體) 時， 不會自動降回。 (3)水銀溫度計 : 測量較 ___ 溫物質，範圍 – 37℃ ~ 357℃，利用水銀 膨脹均勻且沸點高的特性。 (4)酒精溫度計 : 測量較 ___ 溫物質，範圍 – 114℃~78℃，加入紅色 染料，便於觀察。 高 低

(5)測量原理 : 當兩物質接觸時，高溫物質 ______ 熱量，低溫物質 ______ 熱量，直至 兩物 _____ 相等時， 才達平衡。 (a) 若溫度計測量較高溫物質，則測量值比 實際值 ______ 。 (b) 若溫度計測量較低溫物質，則測量值比 放出 吸收 溫度 小 大

3. 溫度計種類

1.固體溫度計 : (1)若膨脹率 : A > B 則溫度上升時，指針 指向 ___。溫度下降時，指針指向 ___。 (2)若膨脹率 : A < B 則溫度上升時，指針 指向 ___。溫度下降時，指針指向 ___。 下 上 下 上

2. 液體溫度計 : 放入熱水中時，管內水柱 _________ (玻璃遇熱先膨脹) (水膨脹率大於玻璃) (b) 放入冷水中時，管內水柱 _________ (玻璃遇冷先收縮) (水膨脹率大於玻璃) (c) 若是特製玻璃，玻璃膨脹率比水大，則溫度 愈高，管內水柱 ___。 溫度愈低，管內水柱 ___。 (d) 玻璃管愈 ___，水位升降愈明顯。 水溫度計的使用範圍只有 ___℃ ~ ___℃ 實用性不高。 先降後升 先升後降 低 高 細 4 100

例 1 : 思萱在錐形瓶內盛水插入細玻璃管於 瓶塞，30℃時水面高出瓶塞1.5cm， 100℃ 時水面高出瓶塞5cm，則 (1)水面上升1cm，代表溫度上升 ___ ℃。 (2)溫度上升30℃，代表水面上升 ___ cm。 (3)若錐形瓶放入未知溫度的熱水中，細管內 水面高出瓶塞4cm，則熱水的溫度為 __℃。 20 1.5 80

(3) 氣體溫度計 : 當有色水柱平衡時， 瓶內外 _____ 相等。 (a) 放入熱水中，有色水柱 _______ 。 (b) 放入冷水中，有色水柱 _______ 。 壓力 先降後升 先升後降

4.溫 標 : (1)攝氏 ( ℃ )定義 : 水沸騰時，溫度為 _____℃。冰水共存時，溫度為 ___℃。 (2)華氏 ( ℉ ) 公 式 : (a) C = 0 時，F = ___ 。 (b) C = 100 時，F = ___ 。 (c) F = 0時，C= ______。 (d) 攝氏與華氏讀數相等 (C=F)， 溫度為 _____℃。 (e) 攝氏差50時，華氏差 ___ 度 100 32 212 -160/9 - 40 9

例 2 : 500C 與1000F 何者溫度較高 ? _____ 500C 500C = 1220F

5. 自製溫標 : 在固定長度中，可自行刻畫較多刻度， 使測量結果較準確。 例 3 : 家慧找了兩支材料完全相同的溫和計，一支 刻度有攝氏溫標，一支自行刻畫溫標0G， 使攝氏0℃ 時相當於100G，100℃ 時相當於 4100G，則 (1) 400C 時，相當於 _____ 0G。 (2) 400G 時，相當於 _____ 0C。 (3) 0 0G 時，相當於 _____ 0F。 170 7.5 27.5

例 4 :在一氣壓下，芳瑜將一溫求既自訂溫標， 並訂定純水的凝固點為 –1000Y，訂定 純水的沸點為 +1000Y則 , 絕對零度 ( - 2730C )用該溫標表示應為 _____0Y。 - 646

500C 例 5 : 峻瑜將一溫度計放入正在熔化的冰中， 溫度計為 - 3℃，放在一氣壓下正在沸 騰的水中，溫度計為105℃，將此溫度 計放入某液中，顯示 51℃，則某液的 真正溫度為 ? ______ 500C

5 - 2 熱量與熱平衡

1. 1卡 : 水1 g 溫度 ____ 1℃ 所 ____ 熱量。 (下降) (放出) 例: 水10 g 溫度上升 1℃ 需吸熱 ___ 卡。 水 1 g 溫度上升10℃ 需吸熱 ___ 卡。 水10 g 溫度上升10℃ 需吸熱 ___ 卡。 公式 : H = M XΔT 卡 克 ℃ 上升 吸收 10 10 100

例 1 : 25℃ 的水1升，吸熱5000卡後， 溫度變為 ? ______ H = M XΔT  定量的水，加熱時間與溫度 的變成 ___ 比。 30℃ 正

例 2 : 定量的水，加熱後溫度變化如圖 (1)每分鐘可使溫度上升 ? ____ (2)加熱多久水開始沸騰 ? ____ (3)若水有 20g，則熱源每分鐘提供熱量 ? ___ 5℃ 15分 100卡

H = M X ΔT  兩物加熱時間相同時，吸收熱量相同， 質量和溫度變化成 ___ 比。 反 例 3 : 甲、乙兩杯各裝水 50g 及100g，同時 加熱 2分鐘，則 (1) 何者吸熱較多 ? ______。 (2) 何者溫度上升較多 ? ______。 相同 甲

例4 : < <

例 5 : 下表為甲、乙兩杯水的 加熱時間與溫度上升情形 例 5 : 下表為甲、乙兩杯水的 加熱時間與溫度上升情形 甲 乙 40秒 28℃ 26℃ 120秒 34℃ 36℃ 甲 (1)哪一杯水質量較大 ? ___ (2)甲杯水初溫 ? _____ (3)乙杯水初溫 ? _____ 25℃ 21℃

2. 熱平衡 : 兩不同溫度物質混合後，高溫者 ______， 低溫者 ______，最後溫度達一致。 放熱 吸熱

例 6 : (1) 熱水初溫 ? _____。(2) 冷水初溫 ? _____。 (3) 幾秒後達熱平衡 ? ___。熱平衡溫度? ___。 (4) 熱水、冷水何者質量較大 ? ____。 熱水與冷水質量比 ? ______。 80℃ 20℃ 30秒 65℃ 熱水 3 : 1

5 - 3 比熱實驗與計算

1. 比熱 : 使物質 1g 升高 1℃ 所吸收的熱量。 (下降) (放出) (2) 不同物質有不同的比熱，同一物質在不同 狀態時，比熱也不同。 (3) 一般而言，金屬的比熱較 ___ (溫度愈易 上升之物質，比熱愈 ___ ) (4) 公式 : H = M X S X ΔT 卡 g 卡 / g℃ ℃ 1 小 小

例 1 : 將一個裝有 2000g，90℃ 熱水的 鋁製水壺，放在平均氣溫25℃ 的 庭院中，當鋁壺周圍空氣達熱平衡時， 問壺中的水大約放出多少熱量 ? __________卡。 1.3X105 H = M x S x Dt H = 2000 x 1 x (90-25)

例 2 : 某金屬 10g，吸熱45卡後，溫度 由25℃升至75℃，求金屬比熱 ? _____卡 / g℃。 0.09 H = M x S x Dt 45 = 10 x S x (75 – 25) 吸熱45卡

例 3 : 硫酸水溶液比熱 0.8卡/g℃， 密度1.2 g/cm3，今取100mL加熱， 當吸收960卡熱量時，溫度可從86℉升至 多少℉ ? ______。 104℉ M = D x V = 1.2 x 100 120g H = M x S x Dt 960 = 120 x 0.8 x Dt Dt = 180F Dt = 100C

H = M X S X ΔT 比熱小之物質， 溫度 ___ 升 ___ 降。 兩物質量相等 比熱大之物質， 易 易 難 難

例 4 : (1) A、B比熱何者較大 ? ________ (2)若A、B質量相等，何者比熱較大 ? ___。 無法比較 B

3. H = M X S X ΔT 比熱小之物質， 吸熱 ___ ，放熱 ___ 。 兩物質量相等 比熱大之物質， 少 少 多 多

例 5 : 三金屬球A、B、C質量相等，溫度 25℃，比熱A > B > C 將三球分別置於三杯裝有80℃等質量 的水中，則何者水溫最高 ? _____。 (2) 將三球置於100℃沸水中一段時間， 何者吸熱最多 ? _____。 (3) 自沸水中取出三球，分別置於三杯裝有20℃等質量的水中，則何者水溫最低 ? _____。 C A C

0.062 C B 例 6 : (1) 2g B上升1℃ 需吸熱 ________ 卡。 (2) 上述物質等質量相等，從20℃加熱到50℃，何者吸熱最多 ? _____。 (3) 上述物質等質量相等，放在太陽下曬，何者溫度上升最快 ? _____。 物質種類 A B C D 比熱( 卡 / g℃ ) 0.113 0.031 0.55 0.093 0.062 C B

例 7 : 溫度相同的甲、乙兩物體，比熱比 1 : 2，密度比 2 : 5，分別給予相同 的熱量。 (1) 若兩物體積相等，則兩物上升溫度比 ? _______。 (2) 若兩物質量相等，則兩物上升溫度比 ? _______。 5 : 1 2 : 1

(1) 吸收相同熱量，何者溫度上升多?___。 (2) 上升溫度相同，何者吸熱較多 ? ____。 例 8 : (1) 吸收相同熱量，何者溫度上升多?___。 (2) 上升溫度相同，何者吸熱較多 ? ____。 物體 質量 (g) 比熱(卡 / g℃) A 10 0.5 B 20 0.4 C 30 0.3 A C

例 9 : 偉軍用一穩定熱源來做測定比熱的 實驗，他各取 50g 水和甲液體分別 加熱，則甲液體比熱 ? ____卡 / g℃。 0.25 加熱時間 ( 分 ) 1 2 3 水的溫度 ( ℃ ) 25 27 29 31 甲液溫度 ( ℃ ) 33 41 49

例 10 : 質量均為100g，溫度均為10℃的水 和某物體在相同的熱源上各自加熱， 其溫度與時間關係如圖，則該物 比熱 ? _______卡 / g℃。 0.2

5 - 4 ~ 5 - 6 熱對物質影響、傳播及污染

熱使物質產生狀態改變，但物質的本質 不變 ( 即 ______ 變化 ) 物理 註 : 物質熱含量大小 : 氣體 > 液體 > 固體

熱使物質的本質改變，產生新物質 ( 即 ______ 變化 )，例 : 爆玉米花。 化學

有 _____、_____、_____ 三種。 3. 熱的傳播 : 熱從 _____ 處傳到 _____ 處， 並非由熱量多的傳到熱量少的。 4. 熱的傳播方式 有 _____、_____、_____ 三種。 高溫 低溫 傳導 對流 輻射

(1)傳導 : 熱藉物體間的直接接觸，由高溫處傳至低溫處。 ① 每一種物質傳導熱的快慢不同，通常 金屬 > 液體 > 氣體 (銀 >銅) ② 金屬導熱較非金屬快，液體和氣體不易導熱。 ③ 100℃ 的鐵塊和棉絮以手觸之，感覺 _____ 較熱。( 鐵塊易將熱傳結手 ) 0 ℃ 的鐵塊和棉絮以手觸之，感覺 _____ 較冷。 ( 熱易由手經鐵塊流失 ) ⑤ 用紙包裹銅管放在火焰中，不致立即點燃； 用紙包裹木棒，則紙容易燃燒，乃因銅易將熱導走。 鐵塊 鐵塊

(2)對 流 : 熱藉由 ____ 體或 ____ 體的流動而傳播。 液 氣 ① 水的對流 : 水受熱後，體積變 __，密度變 ___，所以 __ 水上升，__ 水下降。 ② 空氣的對流 : 空氣受熱後，體積變 __，密度 變 __，所以 __ 空氣上升， __空氣下降。 (I ) 暖氣須置於 ___ 方，冷氣須置於 ___ 方。 (II) 煙囪的設置。 大 小 熱 冷 大 小 熱 冷 下 上

(3) 輻 射 : 熱不憑藉任何物質當媒介， 而直接傳播。 (a) 太陽的熱即經由輻射傳至地球。 (b) 輻射沿直線進行，遇障礙物即被阻止。 (c) 黑色或表面粗糙的物體，易吸收或放出 輻射熱。 (d) 白色或表面光滑的物體，易反射輻射熱。

5. 保溫瓶的保溫原理 : 隔絕熱的傳播途徑， 達到保溫效果。 (1) 防止熱的傳導 : 軟木塞和不易導熱的 支架，玻璃夾層抽成真空。 (2) 防止熱的對流 : 玻璃夾層抽成真空。 (3) 防止熱的輻射 : 玻璃夾層內外璧鍍上 _____。 銀

6. 熱污染的證據 : (1) 台灣南部海底的,珊瑚出現白化症。 (2) 南北極冰帽的熔化。 (3) 工業用的燃料燃燒及汽機車所排放的 大量CO2，造成溫室效應。 (4) 冷氣機的使用，使室外溫度上升。 (5) 核三廠附近海域發現秘雕魚。