第六章溫度與熱流 第一節冷熱程度 - 溫度 一 溫度 : 溫度是物體冷熱程度的一種表示法 二 溫度計 : 1. 溫度計 : 測量溫度的工具稱為溫度計 溫度計能測出物體溫度的高低 冷熱的變化 熱含量的變化, 但不能測出物體熱含量的多少 2. 伽利略利用玻璃管內氣體體積的變化設計出第一個溫度計 3. 溫度計的原理 : (1) 利用物體熱脹冷縮的性質測量溫度 (2) 水的膨脹和收縮實驗 : a. 如右圖, 裝滿水的錐形瓶 受熱時, 因玻璃先受熱膨脹, 且其膨脹量小於水的膨脹量, 所以玻璃的水柱會 ; 冷卻時, 水柱會 b. 在水中加入紅墨水, 使其液面較易觀察 c. 玻璃管的內徑越細, 則水面的變動情形越明顯 4. 溫標 : 溫度計上的溫度單位刻度, 稱為溫標 常見的溫標有 : 攝氏溫標, 單位 ; 華氏溫標, 單位 (1) 溫標的製定 : a. 攝氏溫標 : 一大氣壓力下, 水的結冰溫度訂為 0, 水的沸騰溫度訂為 100 作為度量基準, 兩刻度間均勻刻畫 100 等分 b. 華氏溫標 : 一大氣壓力下, 水結冰的溫度訂為 32, 水的沸騰溫度訂為 212 作為度量基準, 兩刻度間均勻刻畫 180 等分 (2) 溫標的換算 : 攝氏與華氏溫標的刻度關係 : 自我評量 1. 我們可利用下列何種物體的熱膨脹來測量溫度? (A) 只有固體 (B) 只有液體 (C) 只有氣體 (D) 固體 液體 氣體皆可 2. 醫生在使用體溫計時 大都用力將體溫計甩幾下, 其用意是 (A) 使附著的酒精離開 (B) 使水銀落回底部 (C) 使溫度計冷卻 (D) 習慣使然, 無特殊作用 3. 下列哪一種使用溫度計的方式是正確的?ˉ (A) 避免測量超出溫標的溫度 ˉ (B) 可直接測量火焰的溫度 (C) 可以將溫度計當作攪拌棒使用 4. 有一受熱體積會縮小, 冷卻反而膨脹的液體, 試問可不可能扮演如同水銀的角色, 製成溫度計? (A) 不可能, 因為違反熱脹冷縮的性質 (B) 可能, 但只能用來測量物體由熱到冷的溫度變化 (C) 可能, 且刻度畫法與一般溫度計相同 (D) 可能, 但刻度畫法與一般溫度計相反 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 1
5. 錐形瓶內盛 20 的水, 使細管內的水面高出瓶塞, 如右圖 (A); 然後 將錐形瓶浸在 100 的沸水中, 如右圖 (B), 回答下列問題 : (1) 錐形瓶中的水染成紅色, 原因是 : (A) 增加美觀 (B) 方便觀察 (C) 純水不導熱 (D) 使水膨脹均勻 (2) 玻璃管內水面的高低代表水的何種量的大小? (3) 將錐形瓶置入沸水中, 細玻璃管的水面變動情形為 (4) 玻璃與水的膨脹程度何者較大? (5) 錐形瓶由熱水中取出後, 細管中的水面 (6) 將圖中的玻璃管換成內徑較細的玻璃管, 則管內水面的變動情形將較原玻璃管為 ( 大 小 相等或不一定 ) 6. 某未定溫標的水銀溫度計, 刻劃攝氏溫標時, 發現冰點 0 和沸點 100 間水銀面高度差為 30cm, 則 (1)40 時水銀面距冰點 cm (2) 當水銀面高出冰點 6cm 時的溫度是 (3) 當水銀面低於冰點 3cm 時的溫度是 7. 某生利用燒瓶及水製作簡易溫度計, 觀察管內水面在不同溫度時有如圖甲 乙 丙三種情形, 試回答下列問題 : (1) 三種情形中溫度最高的是何者? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (2) 若已知圖中虛線位置代表 0, 且甲之溫度為 72, 則乙之溫度為幾? (A) 20 (B) 54 (C) 18 (D) 62 (3) 若將此溫度計之玻璃管更換成較細的玻璃管, 則甲情形中水面高度變化為何? 答 : ( 增長 縮短或不變 ) 8. 某溫度計內盛水銀, 當與 0 的冰塊接觸時, 水銀面畫一刻度 B, 與沸水接觸時畫一刻度 A, 測量 A B 距離為 16 公分, 則 : (1) 若與某物體甲接觸時, 水銀面在 B 點之上 4 公分處, 則甲物體的溫度為 : (A)-4 (B)0 (C) 4 (D)25 (2) 若與某物體乙接觸時, 水銀面在 A 點上方 4 公分處, 則乙物體的溫度為 : (A)75 (B)100 (C) 125 (D)40 (3) 若丙物體的溫度為 40, 則當溫度計和丙接觸時, 水銀面在 B 點上方距 B 點多少公分? (A)4 公分 (B)6.4 公分 (C)7.5 公分 (D)9.6 公分 9. 一大氣壓下, 有一未標示刻度的溫度計, 在和 40 的溫水接觸平衡後, 畫上一刻度標示為 X, 再和正在沸騰的沸水接觸平衡後, 畫上一刻度標示為 Y, 且 X Y 兩點相差 12 公分 當此溫度計和某液體接觸且平衡時, 液面在 X 點的上方 4 公分處, 則某液體的溫度為 (A) 40 (B)50 (C)60 (D)70 10. 在一未定刻度的水銀溫度計上刻畫 X 氏溫標時, 發現冰點 40 o X 沸點 240 o X 間水銀柱高度差 20 cm, 則在水銀柱高出冰點 2 cm 時,X 氏溫度計為幾度? (A) 20 o X (B) 40 o X (C) 60 o X (D) 80 o X 11. 下列敘述何者錯誤? (A) 100 =212 (B) 0 =32 (C) 60 =132 (D) 40 =104 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 2 16 公分 A B 100 0
第二節熱是什麼一 熱量 : 代表一種傳送或流動的量, 是 能量 的一種形式 1. 熱量的傳送程序, 稱做熱流 2. 物質的形態改變或溫度改變時, 必伴隨熱量的增減 3. 熱量的單位是卡路里, 簡稱為 (cal) 4. 使質量 1 公克的水, 溫度上升 ( 或下降 )1 所吸收 ( 或放出 ) 的熱量為卡 二 1. 2. 對相同質量的水而言 : 加熱時間愈久, 溫度上升也愈多, 表示 : 加熱時間與溫度變化成比 3. 對不同質量的水而言 : 相同熱源且加熱時間相同時, 水質量愈多, 溫度變化愈少, 表示 : 水質量與溫度變化成反比 三 冷水與熱水的混合 1. 熱量的移動 : (1) 熱水與冷水互相接觸時, 熱水溫度逐漸下降, 冷水溫度逐漸上升, 最後二者溫度相等 (2) 熱量由高溫 低溫 (3) 最後達到的平衡溫度, 必介於兩者之間 2. 冷熱水混合的末溫 : (1) 無熱量的散失或流入時 : 熱水放出的熱量 = 冷水吸收的熱量 例 :25 公克 80 的熱水與 100 公克 15 的冷水混合後, 設無熱量的散失, 求末溫為若干? (2) 部分的熱量散失時 : 熱水失去的熱量 = 冷水得到的熱量 + 散失的熱量 例 :25 公克 80 的熱水與 100 公克 15 的冷水混合後, 最終溫度為 25, 求散失的 熱量是多少? wfsh 自然科教學研究會編製 Page 3
自我評量 1. 有關質量 l g, 溫度 1 的水, 下列敘述何者正確? (A) 具有 1 卡的熱能 (B) 溫度升高到 2, 需吸收 1 卡的熱 (C) 比質量 2 g, 溫度 l 的水多含 1 卡的熱量 (D) 以上皆非 2.1 公克 4 的水所含的熱量為 :(A) 4 卡 (B) 24 卡 (C) 0 卡 (D) 比 0 1g 的水多 4 卡 3. 對水加熱, 水溫的變化與水的質量成比, 與加熱時間成比 4. 用一均勻熱源加熱 10 公克 20 的水,2 分鐘後, 水溫升高 10, 若再繼續加熱 3 分鐘, 則溫度 可再上升 5. 使用一熱源以每分鐘發熱 500 卡加熱一杯水, 結果如右圖, 試回答下列問題 : (1)6 分鐘內水共獲得卡的熱量, 溫度變化為 (2) 杯內原來有水公克 (3) 設水分沒有蒸發, 若再加熱 3 分鐘, 則其最後溫度應為 6. 操作 水溫變化和加熱時間 水質量的關係 實驗後, 得到實驗數據如下表 : 水量 100 cc 200 cc (1) 完成上表 加熱時間 ( 分 ) 0 1 2 3 4 5 水溫度 25 31 37 43 49 55 溫度變化 水溫度 25 28 31 34 37 40 溫度變化 (2) 以溫度變化為縱座標, 加熱時間為横座標作圖 7. 取 50g 的水由 10 加熱至 60 時, 所吸收的熱量為多少卡? (A) 500 卡 (B) 2500 卡 (C) 3000 卡 (D) 3500 卡 8. 將 20 100 公克的水加熱, 使水溫上升至 35 時, 水共吸熱多少卡? (A) 3500 (B) 2000 (C) 1500 (D) 700 9. 欲將 25 400 公克的水煮沸, 若瓦斯爐每分鐘供熱 1000 卡, 預估幾分鐘後才能沖泡? (A) 10 (B) 20 (C) 30 (D) 40 10. 取相同的兩個燒杯 A B 盛水後在相同的爐火上加熱, 獲得溫度變 化與加熱時間的關係圖如右圖 ( 燒杯吸收熱量不計 ): (1) 加熱 2 分鐘後哪一杯吸熱較多? (2) 加熱 6 分鐘後, 哪一杯上升的溫度差較大? (3) 哪一杯水的質量較多? (4) 若 A 杯中水的質量為 50g, 則該杯在 2 分鐘內共吸熱多少卡? 卡 (5)( 承上題 ),B 杯中水的質量為 g 11. 將溫度分別為 20 及 80 的兩杯冷 熱水混合之後, 下列何者不可能為混合後的水溫?ˉ (A)25 ˉ(B)40 ˉ(C)75 ˉ(D)85 12. 在隔熱良好的情況下, 欲將 60 500mL 的水調成 40 的溫水時, 須加入克 15 的冷水 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 4
第三節物質受熱後溫度變化的難易一 比熱 : 1. 使 1 公克的物質溫度升高 1 所需的熱量, 稱為比熱 例 : 鐵的比熱為 0.113 cal/g, 表示 1 公克鐵上升 1 所需的熱量為卡 2. 單位 :cal/g 3. 公式 : 熱量 = 質量 比熱 溫度變化 H(cal)= M(g) S(cal/g ) T( ) 例 : 鐵比熱 0.113 卡 / 公克 -,100 公克鐵溫度由 20 上升至 200 時, 吸收熱量若干? 4. 不同物質, 質量相同, 吸收相等的熱量時 : 上升的溫度與比熱成反比 比熱大者, 溫度上升 ; 比熱小者, 溫度上升 即 : 比熱大的物體, 溫度難升難降 ; 比熱小的物質, 溫度易升易降 例 : 水的比熱大而砂石的比熱小 白天太陽照射, 陸地溫度高於海洋 夜晚時因水的比熱大, 溫度下降較砂石慢, 故海洋溫度高於陸地 5. 相同物質 :(1) 不同物態 ( 固 液 氣態 ) 時, 比熱不相同 (2) 比熱和體積大小無關 例 : 一大杯水和一小杯水, 水的比熱都是 1 cal/g 6. 金屬的比熱通常甚小, 液體中比熱最大是 二 比熱的測量例 : 絕熱杯內盛 20 100 公克的水, 今將 100 公克的鋁塊加熱至 98 後投入絕熱杯內, 測得混合後的水溫為 33.5 設鋁的比熱為 S cal/g, 求鋁的比熱為 S cal/g? 自我評量 1. 某物質的比熱為 0.113 cal/g, 則使此物質 1g, 溫度上升 1, 需熱量 cal 2. 使 1 克的銅上升 1, 需吸熱 0.09 卡, 則使 12 克的銅溫度由 40 上升至 90 需熱卡 3. 將質量 50 克的鐵塊 ( 比熱 0.113 卡 / 克 - ) 由 20 加熱到 220, 則鐵塊吸收多少卡熱量? (A) 1130 卡 (B) 1000 卡 (C) 2260 卡 (D) 5650 卡 4. 比熱為 0.113cal/g- 的鐵塊質量為 20 公克, 溫度由 30 上升到 40 時, 吸熱卡 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 5
5. 以酒精燈加熱 50 公克的溶液 ( 比熱為 0.8 cal/g ), 使它從 20 升到 40, 則溶液吸收多少熱量? (A) 800 卡 (B) 400 卡 (C) 500 卡 (D) 600 卡 6. 鐵的比熱為 0.113 cal/g, 將 2.5 kg 的鐵塊放在太陽底下曝晒 20 分鐘後, 溫度由 25 上升至 65, 此鐵塊共吸熱多少卡? (A) 11.3 (B) 11300 (C) 22600 (D) 33900 7. 欲使 20g 的某物質, 溫度上升 10, 所需的熱量為 26 卡, 則此物質的比熱為多少 cal/g? (A) 1.3 (B) 0.13 (C) 2.6 (D) 0.26 8. 若 1 公克的鐵上升 1, 需要 0.1 卡的熱, 則 10 卡的熱, 可使 1 公克的鐵溫度上升多少? (A) 1 (B) 10 (C) 100 (D) 1000 9. 若鐵塊 10 公克從 10 加熱至 110 時, 需 113 卡的熱量, 則鐵的比熱為多少 cal/g? ( 不計散失的熱量 ) (A)0.113 (B)0.333 (C)0.68 (D)1.43 10. 高溫之鐵塊質量 100 公克, 投入 1000 公克 20 的冷水中, 經 l 分鐘後測得冷水之末溫為 30, 求鐵之初溫為 ( 鐵比熱為 0.11 cal/g ) 11. 甲 乙 丙三物等質量, 比熱分別為 0.2 0.5 1.0 cal/g, 欲使其升高相同的溫度, 則何者所需的熱量較多? (A) 甲 (B) 乙 (C) 丙 (D) 無法比較 12. 兩物質量相等, 比熱為 2:3, 吸收熱量為 5:2, 則升高溫度的比為 : (A) 15:4 (B) 2:3 (C) 10:3 (D) 4:5 13. 甲 乙兩金屬以同一熱源均勻加熱, 溫度變化與加熱時間關係圖如右圖, 則甲 乙兩金屬的比熱大小關係為 (A) 甲 > 乙 (B) 甲 = 乙 (C) 甲 < 乙 (D) 條件不足, 不能比較 14. 用同一熱源對甲 (10 克 ) 乙 (20 克 ) 丙 (30 克 ) 三物加熱後, 得溫度與時間關係圖如右圖, 求甲 乙 丙三物比熱的大小比為 : (A) 1:1:2 (B) 1:2:3 (C) 1:2:6 (D) 6:2:1 15. 台灣日夜溫差比大陸內陸地區的溫差小, 主要原因是 : (A) 台灣緯度低 (B) 台灣四週環繞的海水比熱大 (C) 大陸內陸缺少綠色植物 (D) 大陸內陸砂土的比熱大 16. 阿拉伯的沙漠 氣候, 白天太熱, 晚上太冷 ; 而臺灣的海洋性氣候, 早晚溫差不大, 這是因為 : (A) 沙的比熱 大, 容易吸熱, 也容易放熱 (B) 沙的比熱小, 溫度變化大 (C) 海水的比熱大, 溫度上升或下降變化大 (D) 海大的比熱小, 溫度不易明顯改變 17. 用石板烤山豬肉, 採用石板烤肉的原因為何? (A) 石板比熱較小, 加熱時溫度上升較快 (B) 石板比熱較大, 加熱時溫度上升較快 (C) 沒有石板, 豬肉烤不熟 (D) 石板會吸收豬油 18. 艷陽高照的夏天正午, 赤腳站在沙灘上感覺非常燙, 但海水的溫度卻沒有如此高, 最可能的原因是下列哪一項? (A) 沙子傳熱快 (B) 沙子比熱小 (C) 海水密度小 (D) 海水吸熱少 19. 質量均為 100 公克的油與水, 以同一穩定熱源加熱, 上升溫度與加熱時間關係如右圖, 則油的比熱為 cal/g wfsh 自然科教學研究會編製 Page 6
20. 下列敘述, 何者錯誤? (A) 相同熱源下, 加熱時間相同, 則吸收的熱量相同 (B) 吸收相同熱量, 比熱愈大的物質, 溫度的變化愈大 (C) 比熱是物質的特性之一, 不同的物質有不同的比熱 (D) 烈日下, 沙灘比海水熱, 這是因為沙的比熱較海水小 21. 下列敘述, 何者正確? (A) 熱量傳播時, 由比熱大的物體傳向比熱小的物體 (B) 光可以在真空中傳播, 但熱須經由介質才能傳播 (C) 不計熱量散失, 質量不同的 20 和 80 水混合後, 平衡溫度為 50 (D) 質量相同但比熱不同的兩物質, 加入相等的熱量, 比熱小者溫度上升較多 22. 在三個相同燒杯中, 各加入 50 公克 溫度 20 的甲 乙 丙三種不同的溶液, 放在相同的穩定熱源上加熱, 得到附表的資料 若甲溶液由 20 加熱至 40, 需要 1000 卡的熱量 ; 乙溶液由 32 加熱至 56, 也需要 1000 卡的熱量, 則丙溶液由 20 加熱至 90 需要多少卡的熱量? (A)500 (B)2000 (C)2500 (D)3000 23. 利用一穩定熱源加熱 100 克的水及 100 克的某液體, 得關係圖如右 (1) 在第 8 分鐘時, 水增加, 某液體增加 (2) 在 8 分鐘內, 水共吸熱 卡 (3) 某液體的比熱為 cal/g (4) 加熱至 10 分鐘時某液體為 (5) 若用此熱源加熱 100 克水及 200 克水, 則何者溫度上升較快? 24. 右表中甲 乙 丙 丁四種金屬, 取相同質量加熱至 100 後, 分別投入四個完全相同的絕熱容器中, 容器內均裝有等量且同溫度的冷水, 此四種金屬均不與水發生化學反應 當熱平衡後, 此四種金屬溫度高低的關係為何? (A) 甲 > 乙 > 丙 > 丁 (B) 甲 = 乙 = 丙 = 丁 (C) 丙 > 丁 > 甲 > 乙 (D) 丁 > 丙 > 乙 > 甲 25. 如右圖, 將均為 20 克 25 之金 銅 鋁三球, 置於正在加熱的水中, 經一段時間後, 溫度停留在 100 已知金 銅 鋁比熱分別為 0.031 0.092 0.211 卡 / 克 -, 試回答下列問題 : (1) 三金屬球剛放入熱水時, 哪一球溫度上升最快? (A) 鋁 (B) 銅 (C) 金 (2) 比較此三球之溫度何者最高? (A) 金 (B) 銅 (C) 鋁 (D) 三球相等 (3) 三球中何者吸收熱量最多? (A) 鋁 (B) 銅 (C) 金 (D) 一樣多 (4) 自熱水中取出三球, 分別置入三個裝有等質量 20 水的相同塑膠杯中 ( 設熱量無損失 ), 則裝入何球之水溫最低? (A) 鋁 (B) 銅 (C) 金 (D) 一樣多 26. 右圖為某地海 陸風情形, 此時為海邊吹向陸地的風 ( 海風 ), 應該是一天的什麼時候? (A) 白天 (B) 晚上 (C) 以上皆可 (D) 無法判斷 第四節熱量的傳送 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 7
一 熱平衡 : 當兩個溫度不同的物體接觸時, 熱量會由溫度高 溫度低, 直到兩者溫度相等為止, 二 熱的傳播方式 此稱兩物體達到熱平衡 1. 傳導 : 固體多以此方式傳熱 金屬為熱的良導體 ; 非金屬則為熱的不良導體 2. 對流 : 熱量藉著物質的流動而傳播的方式稱為對流 ( 液體與氣體多以此方式傳熱 ) 當加熱液體或氣體時, 體積會膨脹變大, 但因質量不變, 故會因密度變而上升 ; 而周圍未受熱的液體或氣體, 體積較小, 質量不變, 因此密度較 3. 輻射 : 熱不需憑藉任何物質當媒介, 而直接由熱源發散出去的傳播方式 三 熱傳播的應用 : 深色及表面粗糙的物質較易吸收輻射熱 1. 保溫瓶 : 應用隔絕熱的傳播途徑以達成保溫的效果 ; 瓶蓋 : 以絕熱材質做成, 可避免熱以 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 8 方式逸失 外殼 : 一個真空夾層, 可避免熱藉與方式逸失 夾層 : 層壁上鍍銀, 藉著銀面的光滑將熱反射以減少熱藉著 2. 悶燒鍋 : 悶燒鍋的設計就是將食物加熱後, 減少熱經由傳播流失, 將熱能保留 自我評量 1. 當熱量在兩物體之間傳遞時, 它的流向是 ˉ (A) 體積大的傳向體積小的 ˉ(B) 密度大的傳向密度小的 ˉ (C) 溫度高的傳向溫度低的 ˉ(D) 質量大的傳向質量小的 2.7-11 的大亨堡是以滾動的金屬圓柱來燒烤熱狗, 請問這是利用金屬的哪一種特性? (A) 比熱大 (B) 熔點高 (C) 密度大 (D) 容易傳導熱量 3. 從冰庫中取出金屬製的製冰盒, 用溼布擦拭時, 會有被黏住的感覺, 其原因為何? (A) 溼布與冰盒摩擦生熱, 使水變黏 (B) 溼布與冰盒接觸傳熱, 使水結冰 (C) 溼布與冰盒摩擦生電, 兩者相吸 (D) 溼布與冰盒接觸傳熱, 使水溫升高 4. 冬天在室內用手觸摸金屬覺得比觸摸木頭冷, 其主要原因為何? (A) 金屬比熱較小 (B) 金屬溫度較低 (C) 金屬所含的熱量較少 (D) 金屬較易傳熱 5. 如右圖, 焚化爐的煙囟總是做的高高的, 其原因為何? (A) 美觀, 可當地標 (B) 熱對流較為旺盛, 廢氣較不易積存 (C) 熱傳導較為旺盛 (D) 增加熱輻射, 使得廢氣較容易排出 6. 將兩試管加入等量的水, 以甲 乙兩種方式加熱, 根據右圖, 回答下列問題 : (1) 甲試管內水的熱傳播方式主要為何? (A) 對流 (B) 傳導 (C) 輻射 (2) 乙試管內水的熱傳播方式主要為何? (A) 對流 (B) 傳導 (C) 輻射 (3) 加熱一段時間之後, 哪一隻手感覺比較熱?ˉ (4) 哪一支試管會先看見沸騰現象?ˉ 而下沉 方式流失 7. 家中烤箱的構造, 上方燈管附近的金屬內殼, 其表面光亮有如一面鏡子, 其作用是增加熱以哪一
種方式傳播? (A) 對流 (B) 輻射 (C) 傳導 (D) 對流和傳導 8. 鋁箔紙有一面光亮, 另一面粗糙, 當使用烤箱烤雞時, 應如何包裹? 理由何在? (A) 粗糙面應該朝外, 因如此吸收熱輻射較快 (B) 粗糙面應該朝外, 因如此有利於熱傳導 (C) 光滑面應該朝外, 因它是熱的良好吸收體 (D) 光滑面應該朝外, 因它是熱的良好導體 9. 到合歡山賞雪, 看到有人堆了一個乾淨的雪人及一個髒的雪人 ( 大小 形狀完全相同 ) 當太陽照射後雪人開始熔化, 若依物理觀點預測雪人的熔化速度, 則 : (A) 乾淨的雪人先熔化 (B) 髒的雪人先熔化 (C) 一樣快 (D) 無法預測 10. 右圖為二個容量相同內裝空氣的玻璃泡, 中間以細玻璃管相通, 管內置一有色水柱 現在將右邊玻璃泡塗黑, 並將整個裝置放在太陽下曝曬, 管內有色水柱將如何移動? (A) 向左 (B) 向右 (C) 不動 (D) 左右移動 11. 有關保溫瓶的原理, 下列敘述何者錯誤? (A) 外殼的真空夾層是為了防止熱的傳導和對流 (C) 瓶蓋採用絕熱材質是為了防止熱的傳導 (B) 夾層上鍍銀是為了防止熱的輻射 (D) 保溫瓶不適合保存冰水 12. 下列各現象主要是利用或防止熱的何種傳播方式? (A) 傳導 (B) 對流 (C) 輻射 ( 以代號回答 ) (1) 火爐旁感覺熱 : (2) 鍋柄用木頭材質 : (3) 加煙囪幫助燃燒 : (4) 鍋底做成黑色 : (5) 防火衣通常做成銀白色 : (6) 用厚棉布織成的隔熱手套 : 13. 一桶水和鐵欄杆在烈日下曝晒, 甲 乙 丙 丁四人分別用他所學過的知識來推測何者溫度較高, 且不論他們的結論合不合於事實, 就他們的推論而言, 哪一位是不合理的? (A) 甲說 : 鐵比水容易導熱, 受熱很容易把熱傳到地下, 故溫度應較低 (B) 乙說 : 鐵的比熱較水小, 受熱溫度容易上升, 故溫度應較高 (C) 丙說 : 水會蒸發, 帶走熱量, 故水溫應較低 (D) 丁說 : 上層的水溫高於下層, 故容易產生對流, 水溫應較低 14. 有關 熱的傳播, 下列何者正確? (A) 熱的傳播是由熱含量多的物體傳到熱含量少的物體 (B) 加高煙囪可讓燃燒效果較佳, 這是熱的對流作用 (C) 以手接觸 50 的銅棒和木棒, 感覺銅棒較熱, 因銅的比熱較小 (D) 手置於燈下覺得熱, 這是熱的對流現象 15. 有關 熱的傳播, 下列何者正確? (A) 熱的傳播方向是由熱量較多處流向較少處 (B) 太陽的熱是以輻射方式傳到地球 (C) 在真空中, 熱不能以輻射的方式傳播 (D) 液體是以傳導方式傳播熱量, 而氣體是以對流方式傳播熱量 16. 有關 熱 的敘述, 下列何者錯誤? (A) 物體吸熱, 溫度一定上升 (B) 液體主要的傳熱方式是對流 (C) 耳溫槍是利用熱的輻射現象量取體溫 (D) 烤肉時將金屬針插入大塊肉中, 使其更易熟, 是利用熱的傳導方式 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 9
第五節物質受熱後的變化一 熱與物質狀態的改變 : 1. 固體 液體 或 液體 氣體, 都必須熱量 (1) 熔點 : 當固體溶化時, 固液共存, 此時的溫度為該固體的熔點 ( 固 液 ) (2) 沸點 : 當液體沸騰時, 液氣共存, 此時的溫度為該液體的沸點 ( 液 氣 ) 2. 氣體 液體 或 液體 固體, 都必須熱量 (1) 凝固點 : 液體凝固時, 保持不變的溫度, 此時的溫度稱為凝固點 ( 液 固 ) (2) 凝結點 : 氣體液化時, 保持不變的溫度, 此時的溫度稱為凝結點 ( 氣 液 ) 3. 物質三態的變化過程, 大部分會依循著固態 液態 氣態的順序 ; 但有些物質加熱後, 則直接由固體變成氣體, 此現象稱為 液體由液面汽化變成氣體的現象, 稱為 二 熱與物質的變化 1. 加熱通常可以使物質產生變化 例 1: 蠟燭未點火前不燃燒, 點火後就可以燃燒 例 2: 藍色的硫酸銅晶體加熱, 顏色變成白色, 並產生水 例 3: 氯化亞鈷晶體受熱時, 顏色由紫紅色變藍色, 同時產生水蒸氣 含水無水氯化亞鈷粉紅色藍色硫酸銅藍色白色 2. 體積熱脹冷縮三 熱污染 1. 太陽是地球的最主要熱源, 它帶給人類溫暖, 也孕育了地球上所有生物 2. 工業用燃料燃燒及汽機車排放大量二氧化碳, 造成溫室效應, 使地球平均溫度升高 3. 人為不當使得環境溫度改變, 將直接或間接影響其他物種或人類本身的生存 例 : 核能電廠排水溫度過高, 導致珊瑚白化死亡 自我評量 1. 將一固體物質放在一絕熱良好的容器內, 容器內有一穩定的熱源加熱此系統, 他測得系統溫度與時間之關係如右圖 (1)50 為該物質的 : (A) 沸點 (B) 凝結點 (C) 熔點 (D) 昇華點 (2) 該物質完全變成液態共須加熱多久? (A) 2 分鐘 (B) 4 分鐘 (C) 6 分鐘 (D) 7 分鐘 2. 水蒸氣凝結在冷的玻璃窗上, 以乾燥的氯化亞鈷試紙試之, 則 : (A) 發生放熱反應, 顏色由藍變紅 (B) 發生放熱反應, 顏色由紅變藍 (C) 發生吸熱反應, 顏色由藍變紅 (D) 發生吸熱反應, 顏色由紅變藍 wfsh 自然科教學研究會編製 Page 10
3. 以每分鐘提供 50 卡熱量的穩定熱源對 10 克 0 某固 態物質加熱, 測量物質溫度與加熱時間關係如右圖 (1) 此物質的熔點為 (2) 常溫 25 時, 此物質為態 (3) 此物質液態時的比熱為 (4) 哪一線段同時有固態和液態? (5) 哪一線段只有液態? 4. 加熱硫酸銅晶體, 失去結晶水後又加水, 其顏色變化為 :(A) 紫紅 藍 白 (B) 藍 白 紫紅 (C) 白 藍 白 (D) 藍 白 藍 溫度 ( ) wfsh 自然科教學研究會編製 Page 11 80 40 0 0 A 9 18 B 時間 ( 分 ) 5. 麗雲決定送媽媽一幅 晴雨畫 : 她在宣紙上畫了一幅畫, 天空的部分該用什麼溶液塗抹? ( 此圖畫的天空部分在晴天時為藍色, 雨天時為紅色 ) (A) 硫酸鈣 (B) 硫酸鋅 (C) 氯化亞鐵 (D) 氯化亞鈷 6. 小章在白色圖畫紙上手繪國旗, 他用硫酸銅水溶液畫 青天, 用氯化亞鈷水溶液畫 滿地紅 (1) 畫完後小章覺得圖畫紙溼溼的, 於是拿吹風機將圖畫紙吹乾, 結果圖畫紙上的顏色如何變化? (A) 青天 變粉紅色; 滿地紅 消失了 (B) 青天 消失了; 滿地紅 變藍色 (C) 青天 變粉紅色; 滿地紅 變藍色 (D) 青天 與 滿地紅 皆消失了 (2)( 承上題 ), 國旗顏色的改變是屬於變化 ( 物理或化學 ) 7. 媽媽將衣服晾在室外, 下列哪一種天氣條件衣服最不容易晾乾? (A) 微風吹徐 (B) 烈日高照 (C) 空氣溼度大 (D) 天氣高溫 8. 下列何者是放熱反應? (A) 將杯子內裝水拿到冰箱的冷凍庫中 (B) 冰箱中的冷媒由液態變成氣態 (C) 吃冰棒時, 冰棒熔化 (D) 固態乾冰變成氣態二氧化碳的過程 9. 下列何者是吸熱反應? (A) 鎂燃燒產生光和熱 (B) 硫酸和氫氧化鈉的反應 (C) 植物進行光合作用 (D) 電池內部的化學反應提供電能 10. 在夏天, 從冰箱中取出一個完整的小玉西瓜置於桌上 五分後, 看到西瓜的表皮上出現了小水珠 在空氣中放置稍久後, 水珠消失不見 對這種現象, 下列哪一個解釋最合適? (A) 西瓜裡面的水遇熱滲出到表面, 久置後被西瓜吸收回去 (B) 西瓜裡面的水遇熱滲出到表面, 久置後汽化擴散於空氣中 (C) 空氣中的水蒸氣遇冷凝結到西瓜表面, 久置後被西瓜吸收滲入西瓜內 (D) 空氣中的水蒸氣遇冷凝結到西瓜表面, 久置後汽化擴散於空氣中 11. 下列何者是受溫室效應的影響? (A) 地球溫度降低 (B) 南北極冰帽熔化成水 (C) 海平面下降 (D) 陸地增加 12. 有關熱對環境的影響, 下列敘述何者正確? (A) 溫室效應 使地球平均溫度升高, 海水加速蒸發, 造成海平面下降 (B) 大氣中二氧化碳的濃度升高, 使地球溫暖化, 有助於所有動植物的生長 (C) 大量排放熱水, 進入大海後立刻被海水冷卻, 不會影響該區域海洋的生態 (D) 夏天大量使用冷氣機, 把室內的熱排到室外的結果, 會對環境造成熱汙染 C 24 D