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第三節 熱的傳播 一、傳導 二、對流 三、熱輻射 目 錄
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熱的傳播 熱由一處傳到另一處的現象,稱為熱的傳播。傳熱的方式有“傳導”、“對流”、“輻射”等三種。 上一頁 下一頁 節目錄
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熱的傳播 熱傳播有三種不同方式: 傳導(conduction) 、 對流(convection) 、 輻射(radiation)。 上一頁
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傳導(conduction) 熱從高溫區,經由物質傳遞到低溫區的現象,稱為傳導。傳導必須要接觸。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 熱傳導現象在固態物質中比較顯著。 高溫區的分子,其振動較為快速。
物體溫度較低而振動較慢的分子與高溫區的分子接觸,使得此處分子的振動也跟著快了起來。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 熱從高溫區(振動較快)的分子,經由碰撞把能量傳給鄰近低溫區(振動較慢)的分子,這就是熱傳導過程中,能量由高溫區傳到低溫區的方式。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 由實驗可知: 當傳熱物質兩端的溫差愈大時,熱傳導的速率也愈快。接觸面積愈大時,熱傳導的速率也愈快。 上一頁
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傳導(conduction) 由實驗可知: 不同的物質,熱傳導能力也有差異。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 熱良導體(thermal conductor): 很容易傳熱者,稱為熱良導體。 固體物質中,所有的金屬都是熱良導體。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 熱不良導體或 熱絕緣體(thermal insulator): 不容易傳熱者,如 石綿、保利綸、塑膠、木頭、玻璃棉、陶瓷等材料。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 熱不良導體或 熱絕緣體(thermal insulator): 在液態與氣態物質裡,除了水銀及金屬熔液外,大部分是熱的不良導體。 上一頁 下一頁 節目錄
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傳導(conduction) 設計師會根據物質傳熱能力的好壞,設計出不同用途的用品: ⊙鍋具的把柄常用電木,避免燙傷人手。
⊙燜燒鍋隔熱效果很好,可使食物在內鍋逐漸燜爛。 上一頁 下一頁 節目錄
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動物或鳥在冬天常抖動軟毛或羽毛使其較為膨鬆,目的為何?
想一想.3 動物的軟毛有什麼作用? 鳥類的羽毛有什麼作用? 動物或鳥在冬天常抖動軟毛或羽毛使其較為膨鬆,目的為何? 軟毛或羽毛都可隔熱,因此可以保溫。抖動軟毛或羽毛可以使毛與毛的間隔變 大,因此可以貯藏較多的空氣,增大保溫效果。 圖片出處:取自於COREL PROFESSIONAL PHOTOS 上一頁 下一頁 節目錄
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二 -0 二、對流 下一頁 節目錄
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對流(convection) 流體(fluid)(液體與氣體) 常見的傳熱方式。 與物質分子的流動有關。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 流體溫度上升造成體積變大、密度 變小,進而受到大於其重量的浮力 向上推升。
遺留位置則由周圍溫度較低、密度 較大的流體所取代,並重複上述的 循環,直到溫度平衡為止。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 電冰箱內能維持各處低溫,就是靠著 對流作用。 引擎工作時,也是依賴對流作用,以 避免引擎溫度過高而故障。
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對流(convection) 在大自然當中,太陽則主導著 一場更大規模的對流現象。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 白天在太陽照射下,陸地溫度上 升較海面快,使得陸地的熱空氣上 升,而海面上的冷空氣流向陸地, 補充熱空氣上升時所留下的空位, 而形成海風。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 風由海洋吹向陸地, 是為海風。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 晚上,海面上的空氣溫度比陸地高, 因此海面上的熱空氣上升,而陸地 上的冷空氣則吹向海洋,形成了陸 風。 上一頁
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對流(convection) 風由陸地吹向海洋, 是為陸風。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 兀鷹由於體型龐大,又非得振翼高飛不可, 為了減少體力的消耗,牠們等到太陽高掛, 地表與大氣有了較大的溫差,熱對流顯著 後,牠們才振翼高飛,然後乘著上升的熱 氣流四處滑翔。 上一頁 下一頁 節目錄
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對流(convection) 信天翁是大體型的鳥類,牠能巧妙地利用 海面上的氣流馭風而行,不停頓地飛行數 千公里之遠,但是碰上了沒風的時候,由 於難以支撐龐大的身軀,只好浮在水面上。 圖片出處:94年9月12日擷取自網站 上一頁 下一頁 節目錄
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你看過滑翔機或滑翔翼嗎?它們一般都沒有動力,為什麼可以在空中飛行?
想一想.4 你看過滑翔機或滑翔翼嗎?它們一般都沒有動力,為什麼可以在空中飛行? 利用熱氣流的對流。 圖片出處:取自於COREL PROFESSIONAL PHOTOS 上一頁 下一頁 節目錄
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三 -0 三、熱輻射 圖片出處:94年9月12日擷取自網站 下一頁 節目錄
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輻射(radiation) 所有物體都能發出熱輻射。 熱輻射不需依賴物質來傳播。
熱輻射傳播熱的速度與光速相同,且在沒有阻礙的情況下,會以直線行進。 上一頁 下一頁 節目錄
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輻射(radiation) 當熱輻射射到物體表面,有一部分被物體所吸收後,會使得物體內的分子振動加快,而造成溫度上升。 上一頁 下一頁
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輻射(radiation) 物體自其表面放出輻射熱,同時也吸收射到它表面的輻射熱。
物體發出輻射熱的能力,不僅與其表面溫度有關,也與物體表面的顏色與粗糙程度有關。 上一頁 下一頁 節目錄
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輻射(radiation) 表面溫度愈高時,發射的輻射熱也愈強。 淺色明亮的表面不易吸收或發射輻射熱。 上一頁 下一頁 節目錄
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輻射(radiation) 為避免消防人員在高溫的火場中受到傷害,消防隊員的隔熱衣表面採用光亮的設計。 上一頁 下一頁 節目錄
圖片出處:取自於COREL PROFESSIONAL PHOTOS 上一頁 下一頁 節目錄
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輻射(radiation) 為避免太空人在低溫的外太空中受到傷害,太空衣表面也採用光亮的設計。 上一頁 下一頁 節目錄
圖片出處:取自陳皮梅資訊 上一頁 下一頁 節目錄
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輻射(radiation) 為避免太空人在低溫的外太空中受到傷害,太空衣表面也採用光亮的設計。 上一頁 下一頁 節目錄
圖片出處:取自陳皮梅資訊 上一頁 下一頁 節目錄
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教學檢驗 教學檢驗 以傳導方式傳熱時,哪一物態導熱速度最慢? (A)固體 (B)液體 (C)氣體 (D)不一定。 上一頁 下一頁 節目錄
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下面哪一種傳熱方式,是所有物質都具有的? (A)對流 (B)傳導 (C)輻射 (D)傳導與對流。
教學檢驗 下面哪一種傳熱方式,是所有物質都具有的? (A)對流 (B)傳導 (C)輻射 (D)傳導與對流。 上一頁 下一頁 節目錄
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教學檢驗 錫箔紙有一面光亮,另一面粗糙,當使用烤箱燒烤一隻雞時,應該如何包裹?理由何在? (A)粗糙面應該朝外,因為如此吸收熱輻射較快 (B)粗糙面應該朝外,因為如此有利於熱傳導 (C)光滑面應該朝外,因為它是熱的良好導體 (D)光滑面應該朝外,因為它是熱的良好吸收體。 上一頁 下一頁 節目錄
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當兩氣體至熱平衡時,則兩氣體 (A)熱量相等 (B)熱量與溫度皆相等 (C)溫度相等 (D)熱量與溫度皆不等。
教學檢驗 當兩氣體至熱平衡時,則兩氣體 (A)熱量相等 (B)熱量與溫度皆相等 (C)溫度相等 (D)熱量與溫度皆不等。 上一頁 下一頁 節目錄
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教學檢驗 在太陽與地球的系統中,有關熱量的各項敘述,何者錯誤? (A)太陽將熱量以輻射方式傳至地球 (B)大氣吸收熱量,又輻射熱量,使地球表面保持平均為15C的氣溫,此現象稱為熱平衡 (C)地球溫度保持平均為15C左右,因此不輻射熱量 (D)赤道熱量過多,南北兩極熱量較少,須藉風及海流的對流作用以進行調節。 上一頁 下一頁 節目錄
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3-3-1 傳導 3-3 熱的傳播 3-3-2 對流 3-3-3 輻射
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3-3-1 傳導 熱傳導能力:固體>液體>氣體 熱傳導:必須靠物質作媒介,才能將熱 從高溫處傳遞到低溫處。
熱傳導是固體物質傳播熱量的主要方式。 熱傳導能力:固體>液體>氣體
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3-3-1 傳導 一般而言,金屬的導熱能力很好,稱為 「良導體」;而非金屬常常是熱的絕緣體。 氣體的熱傳導能力差,是很好的絕緣體。
(1)課本在談到氣體的熱傳導能力差, 舉了哪些例子? (2)在屋頂加蓋閣樓,為什麼可保持 冬暖夏涼? (3)太空梭的隔熱磚,為什麼有很好的 絕熱效果?
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3-3-2 對流 熱對流: 液體或氣體受熱後,溫度升高, 體積膨脹,使密度變小而上升, 溫度較低的液體或氣體,則因
密度較大而下沈,形成所謂的對流。 (1)在無引力的外太空,也有熱對流現象嗎? (2)冬天取暖用的電熱器,應放置在哪裡較好? (3)在自然界,你還能觀察到哪些熱對流現象?
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3-3-2 對流 在海濱地區,白天太陽照射,使地面上的 熱空氣上升,故風易從海面吹向陸地,形 成海風;夜晚時則容易形成陸風。
滑翔翼便是利用陸地熱空氣的上升,獲得 向上的推力。
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3-3-2 對流 強迫對流:透過外力驅動,使液體或氣體 流動,而達到熱傳播的效果。 中央空調系統或汽車引擎因冷卻產生的
強迫對流:透過外力驅動,使液體或氣體 流動,而達到熱傳播的效果。 中央空調系統或汽車引擎因冷卻產生的 熱水,均藉由抽水泵強迫對流。
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3-3-3 輻射 熱輻射:熱的輻射是以電磁波的方式來 傳播能量,因此不需依靠任何 介質,而能直接傳播熱能。
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3-3-3 輻射 任何物體表面都會不斷地吸收及釋放 輻射熱。若吸收的熱能較釋放者多,則物體溫度上升,反之則下降。
物體表面的熱輻射強度,除了與溫度 有關之外,也和表面的面積、顏色、光滑度有關。
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3-3-3 輻射 黑色表面的物體容易吸收,也容易發出 輻射熱。 白色表面的物體不容易吸收,也不容易 發出熱輻射。
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網路資源: 1.日常生活中的熱現象 2.熱傳導:flash理化練功房 3.熱對流:flash理化練功房
4.地球內部的熱對流:國立自然科學博物館 5.熱輻射:flash理化練功房 6.冷暖天地 :科學與藝術的對話
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