Ch3 熱 3-1 溫度與熱.

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1 Ch3 熱 3-1 溫度與熱

2 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。

3 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。

4 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。

5 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。

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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。

11 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。

12 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。

13 Ch3 熱 3-2 熱對物質影響

14 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

15 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

16 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。

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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

22 Ch3 熱 3-3 熱的傳播

23 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

24 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？

25 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

26 防火衣 隔熱衣

27 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

28 Ch3 熱 3-4 熱與生活

29 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

30 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

31 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

32 拼了！這次ㄧ定要及格