Ch3 熱 3-1 溫度與熱

溫度與熱平衡 溫度：客觀表示物體冷熱程度的物理量。 熱平衡：定義溫度 冷 熱 經一段時間，兩物體冷熱程度相同，稱為達熱平衡，此時兩物體有一共通性質，即溫度。

溫度與熱平衡 溫度微觀意義 絕對零度（0K或-273℃） 溫度沒有上限值，但有下限值，當分子處於絕對零度時，可視為靜止狀態。 溫度是分子平均動能的量度，也就是說溫度反映大量分子無規運動的劇烈程度。 絕對零度（0K或-273℃） 溫度沒有上限值，但有下限值，當分子處於絕對零度時，可視為靜止狀態。 熱力學第三定律：不可能使物體冷卻至絕對零度，即絕對零度只能無限制接近但不可能到達。

溫度計 溫度計原理 理想溫度計條件 物質某些性質（測溫性質）會隨溫度變化而改變，例如體積、電阻、顏色等。 將溫度計與物體接觸，達熱平衡時，即可測得溫度。 理想溫度計條件 迅速達熱平衡 體積或質量不可太大 變化要明顯，靈敏度大。 測溫性質隨溫度作線性變化。

溫度計 常見溫度計 氣體溫度計：定壓或定容氣體溫度計。 液體溫度計：水銀（-40~357℃）、酒精溫度計（-115~78℃）。 電阻溫度計：一般用鉑作為線圈（-200~1200℃）。 液晶溫度計：幾種不同相變溫度液晶塗抹於同一張紙，由顏色變化測得溫度。 熱電偶溫度計：測量範圍廣，並可測微小溫度變化。 光學溫度計：物體發光強度。 液體溫度計構造簡單、使用方便、價格便宜，但讀數不穩、反應不靈敏。

熱電偶溫度計 測試接點 B金屬 A金屬 TR T 當T TR ，會有電壓產生

溫標 攝氏 華氏 克氏 1 atm 水沸點 刻度差正比於長度 某溫度 水冰點 華倫海特是位氣象儀器製造商，攝爾修斯定冰點為100℃，沸點為0℃，後來由其同事斯特雷默爾將其顛倒 水冰點

熱 熱量：熱的數量 熱量單位定義 熱平衡過程中，會有「熱」從高溫處轉移至低溫處，使物體溫度發生變化。 高溫 低溫 1卡（cal）： 1公克純水由14.5℃升高至15.5℃ 所需吸收熱量。 熱平衡過程中，會有「熱」從高溫處轉移至低溫處，使物體溫度發生變化。 高溫 低溫 熱 熱 熱 熱 熱 熱

熱本質 熱是什麼？ 焦耳「熱功當量」實驗 熱質說：熱是一種流質，稱為「熱質」。 熱動說：1798年侖福特提出熱由運動產生。 焦耳（Joule）在1839~1878年做了400多個測定 熱功當量實驗，建立功與熱轉換關係 再注滿水的量熱器中放一個攪拌器，用下墜的重物迫使攪拌器旋轉

熱對物質影響 熱對物質三個影響 改變物體溫度（3-2） 改變物體狀態（3-3） 改變物體體積（3-3）：當物質溫度或狀態改變時，體積變化也同時進行。

熱量與溫度變化關係 熱容量（heat capacity） 定義：物體溫度升高或下降1℃所吸收或放出的熱量。 同種材料所組成物體，熱容量與質量成正比。 同一溫度下，相同質量的不同種材料，其熱容量必不相等。

熱量與溫度變化關係 比熱（specific heat） 1g物質溫度升高或下降1℃所吸收或放出的熱量 比熱大小表示該材料吸收熱量或升降溫度的能力。 在某溫度下，同一物質比熱必定相同，反之，則否。 比熱大小隨溫度改變會有些許變化，但在ㄧ般溫度變動範圍內，通常可將物質比熱視為定值。

Ch3 熱 3-2 熱對物質影響

溫度與體積變化關係 物體體積與溫度關係 熱脹冷縮：大部分物質 熱縮冷脹：少數，例如水、銻、鉍、生鐵 物質熱脹冷縮效應 氣體>液體>固體

溫度與體積變化關係 鐵軌或橋的伸縮縫 複棒（雙金屬片） 輸油管每隔一段距離會彎成歐美加形 無熔絲開關 聖誕燈泡 電鍋 烤麵包機

溫度與體積變化關係 水體積與溫度關係 4~100℃ 熱脹冷縮 冬天湖水從湖面開始結冰！ 0~4℃ 熱縮冷脹 4℃水體積最小 圖3-17　物態變化的微觀情形：冰塊水分子排列整齊，液態水分子排列緊密但不規則，氣態水分子之間非常寬鬆。

物質的狀態 物質狀態：大量微觀粒子（原子、分子）在特定溫度和壓力下所組成的穩定結構。 多數物質三相圖 溫度 氣 固 液 壓力 少數物質三相圖 比較並說明三態差異

物質狀態變化(相變) 液態 氣態 固態 熔化 昇華 汽化 凝華 凝固 凝結 熔點 = 凝固點 沸點 凝結點 純物質在特定溫度才會相變，例如水、水銀；但更多物質向變時溫度不固定，例如玻璃、蠟燭等

物質狀態變化(相變) 相變溫度與壓力關係 多數物質 少數物質 壓力增加 熔點上升 熔點下降 沸點上升 復冰現象 高山上水較易沸騰

熱量與相變關係 熱 1g物質 所吸收熱量 汽化 熔化 熱 1g物質 所放出熱量 凝固 凝結 潛熱（latent heat）：物質相變時需吸收或放出熱量，用以改變分子間距離（增加分子位能）。 熱 1g物質 所吸收熱量 汽化 熔化 熱 1g物質 所放出熱量 凝固 凝結

溫度對加熱時間關係圖 溫度 氣 沸騰 沸點 液 斜線斜率 熔化 熔點 固 加熱時間

Ch3 熱 3-3 熱的傳播

熱傳導（conduction） 傳導：當物體一端吸熱，溫度升高，該處原子或分子振動較劇烈，碰撞鄰近的原、分子，使它們也加快振動，如此傳遞下去。 傳導速率 材質（導熱係數）：固體>>液體>>氣體 金屬（銀最好）>非金屬 物體形狀：截面積成正比、厚度成反比。 兩端溫差成正比

熱對流（convection） （自然）對流：高溫流體密度較小，會往上流動，將熱帶至上方，其他較低溫流體則會下沉填補上升流體原來空間。 對流應用 欲將水煮開應於容器何處加熱？ 冷暖氣機該安裝於何處？ 夏天海邊的白天、夜晚各吹什麼風？ 為什麼沙漠的貝都因人穿著黑色長袍？

熱輻射（radiation） 輻射：當物體溫度高於絕對零度時，其表面會發射出電磁波，將熱以光速傳播出去。 電磁波可在真空中傳播。 物體表面溫度越高、表面積越大每單位時間輻射能量越大。 物體表面越粗糙、顏色越深越易發射輻射也越易吸收輻射。 電冰箱後散熱片塗成 以提高散熱效果 黑色 消防員所穿防火衣為 以減少輻射吸收 光亮銀白色 輸油管表面漆成 以減少輻射吸收 白色

防火衣 隔熱衣

保溫瓶 保溫原理 2.鍍銀反射熱輻射 3.真空層防止傳導與對流 1.軟木塞或塑膠降低傳導速率

Ch3 熱 3-4 熱與生活

熱力學應用 熱機與冷機 高溫 低溫 熱機 蒸氣機、內燃機 對外作功 高溫 低溫 冷機 電冰箱、冷暖氣機 外界作功

電冰箱 將低溫高壓液態冷媒噴至汽化器。 注意事項 1.需置於通風良好處。 2.搬運後須待冷媒穩定再使其運轉。 3.減少打開冰箱頻率。 推動壓縮低溫低壓氣態冷媒，使其變為高溫高壓。 將低溫高壓液態冷媒噴至汽化器。 注意事項 1.需置於通風良好處。 2.搬運後須待冷媒穩定再使其運轉。 3.減少打開冰箱頻率。 冷媒:原為弗氯碳(CCl2F2) 但會破壞臭氧今改為HCFC或HFC替代

冷暖氣機 構造、工作原理與冰箱相似 冷氣機：吸收室內熱，再排放於室外。 暖氣機：吸收室外熱，再排放於室內。 功能 清潔空氣：濾網 除濕

拼了！這次ㄧ定要及格