◆ 第2節 熱量、熱容量與比熱 一、熱量 二、比熱 三、熱容量 四、物質混合後的末溫 範例 1 範例 2 1
一、熱量 1.熱量(quantity of heat)的單位是卡(calorie),簡記為cal,其定義如下: 使 1 克的水,在一大氣壓下由 14. 5 ℃升 到 15.5 ℃所需的熱量,定義為 1 卡。 ※註:這裡特別指定是在一大氣壓下、15℃附近加熱,因為在其他條件下加熱,升溫1 ℃所需的熱量會與1卡有些微的差異。
2.熱量的單位有時用千卡或稱大卡(kcal),1千卡等於1000卡。例如,1公升的水,上升1℃所需的熱量是1千卡。
二、比熱 1.使1公克的物體升高1℃所需的熱量或降低1℃所放出的熱量,稱為該物體的比熱。 ⇒設物體的質量為m,溫度的變化量為Δt 時,吸收或放出的熱量為ΔH,則其比熱 2. 的物質,比熱大者,溫度難升難降;比熱小者,溫度易升易降。 質量相等 3.比熱的單位為 。
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三、熱容量 1.使整個物體升高1℃所需的熱量或降低1℃所放出的熱量,稱為該物體的熱容量。 ⇒設物體溫度變化量為Δt時,吸收或放出的熱量 為ΔH,則其熱容量 2.熱容量的單位為 。
◎比熱與熱容量的關係 已知鐵的比熱為0.113卡/公克.℃,則1000公克的鐵之熱容量為0.113×1000=113卡/℃。 例
四、物質混合後的末溫 有A、B兩種液體,質量、比熱分別為mA與 mB、sA與sB。假設A、B兩物體原來的溫度分別為tA、tB (tA>tB),將兩種液體混合後(假設過程中沒有熱量流失),要計算最後達到的平衡溫度t的方法有二:
1.利用:A液體放出的熱量=B液體吸出的熱量 2.利用:沒有熱量流失,總熱量的變化為零 ※註:此法用於多個物體混合時,非常方便,詳見範例2。
1 熱容量 範例1 某量熱儀器主要為銅製容器及絕熱外殼,內裝有水150公克,初溫為20℃。若倒入30℃的水200公克後,平衡溫度為25℃,則容器的熱容量為 卡/℃。 解 設熱容量為C,由「吸收的熱量=放出的熱量」
2 物質混合後的末溫 範例2 設 A、B 為相同材質的兩個金屬球,B 球的質量是 A 球的兩倍。A 球溫度是29℃,B 球溫度是17℃,槽中水溫是21℃。現在將兩個金屬球都放入水中,然後等待它們達到熱平衡。假如在過程中熱量沒有散失,則最後水的溫度應該是幾度?(A)29℃ (B)20℃ (C)17℃ (D)21℃。【85學測】
1.設 A 球的質量為 m,B 球的質量為 2m,兩球的比熱皆為 s,水的質量為M,平衡時的末溫為t。 2.因熱量沒有散失,再利用「總熱量變化為零」,即可解出答案。 解
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