1 / 70

3-1 　溫度與熱量

3-1 　溫度與熱量. 3-1-1 　溫度與熱平衡 3-1-2 　溫度計與溫標 3-1-3 　熱量、熱容量與比熱 3-1-4 　熱的本質. 3-1-1 溫度與熱平衡. 溫度 表示物體的 。 熱平衡 兩物體接觸後達到相同的冷熱程度時，則這兩物體達到 。 兩物體達成熱平衡時，溫度相同，與兩物體的質量或材質無關。. 冷熱程度. 熱平衡. 3-1-2 溫度計與溫標. 溫度計. 熱脹冷縮. 利用物質 的變化，測量物體溫度的工具。 常用的溫度計有 水銀溫度計 及 酒精溫度計 。

hanley
Download Presentation

3-1 　溫度與熱量

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 3-1　溫度與熱量 3-1-1　溫度與熱平衡 3-1-2　溫度計與溫標 3-1-3　熱量、熱容量與比熱 3-1-4　熱的本質

  2. 3-1-1 溫度與熱平衡 • 溫度表示物體的。 • 熱平衡 • 兩物體接觸後達到相同的冷熱程度時，則這兩物體達到。 • 兩物體達成熱平衡時，溫度相同，與兩物體的質量或材質無關。 冷熱程度 熱平衡

  3. 3-1-2 溫度計與溫標 • 溫度計 熱脹冷縮 • 利用物質的變化，測量物體溫度的工具。 • 常用的溫度計有水銀溫度計及酒精溫度計。 • 水銀與酒精測溫度的範圍有所限制，如高於 357 C及低於－38.8 C時，水銀溫度計就不適用。

  4. 例題 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。

  5. 溫標的種類 • 攝氏溫標(Celsius temperature scale) • 華氏溫標(Fahrenheit temperature scale) • 克氏溫標(Kelvin temperature scale) • 絕對溫標(absolute temperature scale)

  6. 溫標的種類 • 攝氏溫標：純水的冰點定為 0 C ，水的沸點定為 100 C ，冰點與沸點間平均分刻成 100 等分，度數以C表示。 • (2)華氏溫標：純水的冰點定為 32 F，沸點定為 212 F，冰點與沸點間平均分刻成 180 等分，度數以 F 表示。

  7. 絕對溫標 (3)克氏溫標：又稱為，以水的三相點作為標準溫標的參考點，度數以 K 表示。

  8. 溫標間的轉換關係 • 利用等比例線段的性質

  9. 溫標間的轉換關係 • 利用等比例線段的性質

  10. 溫標間的轉換關係 • 克氏溫標－攝氏溫標： • 攝氏溫標－華氏溫標： 或

  11. 例題一民國九十五年八月份臺北的平均溫度為 30 C ，相當於華氏多少度？ Ans：

  12. 類題一 氮氣的液化點為-196 C ，相當於克氏溫標多少度？ Ans： K= C + 273 = -196 + 273 = 77 (k)

  13. 3-1-3 熱量、熱容量與比熱 • 熱量： 熱量 • 量度熱傳遞多寡的量，稱為。 • 1卡：使 1 公克的純水，溫度自 14.5 C升高至 15.5 C所需的熱量。 • 熱量的單位：SI 制以卡或仟卡（kcal）。 • 1 B.T.U.＝卡 252

  14. 　熱容量 • 物質溫度升高1 C所需的熱量，稱為該物質的。 • 公式： • 單位：[cal/ C] [kcal/ C] • 意義：使物質溫度變化 1 C ，所吸收或放出熱量 熱容量

  15. 　比熱 • 使 1 公克的某物質，溫度升高 1 C所吸收的熱量，稱為該物質的。 • 公式： • 單位：[卡／公克·C] [cal/(g· C)] 比熱

  16. 表3-1　常見物質的比熱

  17. 　熱量、熱容量與比熱的關係 • 測定物質的比熱：冷熱物質混合法。 • 將不同溫度的兩物質混合在一起，兩物質達成而溫度相同時，高溫物質所釋出的熱量等於低溫物質所吸收的熱量。 熱平衡

  18. 例題二質量 10 公克的銅塊，溫度由 30 C上升到70 C ，共吸熱 36 卡，則銅塊的比熱為多少（卡／公克·C）？ Ans：

  19. 類題二 設鐵的比熱為0.113卡/公克C，要使一個500公克的鐵鍋，溫度由20 C上升到120 C，至少需供應多少熱量？ Ans： H = ms∆T = 500 x 0.113 x 100 = 5650 cal

  20. 例題三設玻璃的比熱為 0.16 卡／公克·C ，將質量 160 公克，溫度 100 C的玻璃球投入質量 80 公克，溫度 34 C的水中若不計熱量損失，則最後平衡時的溫度為多少C ？ Ans：

  21. 類題三 水的比熱為1卡/公克C，10C的水200公克與100 C的水400公克混合，若不計熱量損失，則混合後的溫度為多少C？ Ans： 熱水散失的熱 = 冷水吸收的熱 m1s ∆T = m2 s ∆T 400x1x(100-t) = 200x1x(t-10) 2(100-t) = t-10 200-2t = t-10 3t = 210 t = 70 C

  22. 例題 甲、乙、丙三物體，當甲、乙接觸時，熱由甲流向乙，而當乙、丙接觸時，熱由丙流向乙，則 (A)甲所含熱量比乙多 (B)甲所含熱量比乙少 (C)甲的溫度比乙高 (D)甲的溫度比丙高。

  23. 3-1-4　熱的本質 • 十八世紀前科學家相信熱是看不見、無重量且會流動的物質，稱為。 • 焦耳以實驗證實力學能可以轉換為熱，確定熱是而非物質。 熱質 能量

  24. 熱質(caloric)說 • 熱是一種會流動的物質。 • 高溫物體將一些熱質轉移給低溫物體。 • 當物體的能量增加了，其溫度也隨之升高。 • 要使物體溫度增加，也可以使用其他形式的能量轉變來達成。 • 1 cal = 4.187 J

  25. 熱膨脹 3-2　熱現象與物態變化 • 物體在受熱時，其長度、面積與體積，會發生增加的現象，稱為熱膨脹。 • 大部分物體在溫度改變時，會呈現熱脹冷縮的現象。 • 物體受熱時，其長度增加的現象，稱為線膨脹。 • 固體受熱時，其長度增加的比例，與溫度增加量成正比。

  26. 熱膨脹 • 一般常見的固體或液體，其膨脹程度與溫度變化的關係並不明顯。 • 物體的熱脹冷縮現象：氣體＞液體＞固體 • 溫度每增高1℃，長度約增加0℃時長度的十萬分之一到百萬分之一。氣體的熱膨脹比固體或液體，約大一百倍到一千倍。 • 在一定的壓力下，定量氣體的溫度每升高1℃，其體積約增加0℃時體積的273 分之一。

  27. 雙金屬 • 將兩種熱膨脹能力不同的金屬片貼合在一起（稱為雙金屬或為複棒）。 • 當溫度改變時會使雙金屬發生彎曲。

  28. 熱膨脹的應用 • 熱膨脹的現象，如果在工程設計上未加以考慮，那麼橋樑可能斷裂、鐵路可能變形，而輸油管線恐怕也要受損。 圖片出處：沈嘉祥提供

  29. 物態變化現象 • 物質的三態：固態、液態及氣態。 • 影響物態變化的主要因素：_______與_______。 • (3)物質藉由吸熱或放熱，便能在三態間互相轉變。 溫度 壓力

  30. 物質的三態 • 加熱於固態物質使之變成液態的過程，稱為熔化。 • 液態物質變成固態其放熱的過程，稱為凝固。

  31. 物質的三態 • 由液態變成氣態的過程，稱為汽化。 • 氣態變成液態其放熱的過程，稱為凝結 • 由固態直接變成氣態的過程，稱為昇華。 • 由氣態直接變成固態的過程，也稱為凝華。

  32. 物質的三態 • 在一定壓力下，固體熔化為液體的溫度，稱為熔點。 • 在一定壓力下，液體汽化為氣體的溫度，稱為沸點。

  33. 物質的三態 • 使1 公克固態物質熔化成為同溫度的液體，所需的熱量稱為熔化熱。 • 使1 公克液態物質汽化成為同溫度的氣體，所需的熱量稱為汽化熱。 • 潛熱：使物質發生狀態變化，所需的熱 • 水的汽化熱為 539卡／公克 • 冰的熔化熱為 80 卡／公克

  34. 圖3-10復冰現象 • 於棉線下方的冰受到較大壓力作用，其熔點低於冰點，使得冰熔化成水，而棉線下沉切入冰塊中。 • 當棉線穿過後，壓力變小了，熔點升高又使原先熔化的水再次結冰。

  35. 壓力鍋（壓力對沸點的影響） • 壓力對沸點的影響更是明顯，高山上由於氣壓低於平地，此時水的沸點低於100℃。 • 壓力鍋是利用壓力增大時，其沸點會升高，易煮熟食物。

  36. 例題四10 公克 －5 C的冰塊，欲加熱使冰塊變成 100 C的水蒸氣，需供應的熱量多少卡？（不計熱量損失，且水、冰的比熱分別為 1 卡／公克 ·C ，0.5 卡／公克 · C ） Ans： H1=10x0.5x〔0-(-5)〕=25 cal H2=10x80=800 cal H3=10x1x(100-0)=1000 cal H4=10x539=5390 cal H=H1+H2+H3+H4 =25+800+1000+5390 =7215 cal

  37. 類題三 有杯200公克80 C的熱咖啡，若杯子的散熱不計，且在無熱量散失下，則需加多少公克0 C的冰塊，才能變成0 C的咖啡？(熱咖啡平均比熱為0.9卡／公克 · C ) Ans： 熱咖啡散失的熱 = 冰塊吸收的熱 m1s ∆T = m冰塊x熔化熱200x0.9x(80-0) = m冰塊x80 200x0.9x80 = m冰塊x80 m冰塊= 180 g

  38. 例題 某物質的沸點是80°C，熔點是－50°C。則在－10°C的溫度下，該物質的狀態為 (A)固態 (B)液態 (C)氣態 (D)固、液共存。

  39. 傳導 3-3 熱的傳播 • 熱從高溫區，經由物質傳遞到低溫區的現象，稱為傳導。 • 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。

  40. 傳導 • 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。 • 當傳熱物質兩端的溫差愈大時，熱傳導的速率也愈快。 • 不同的物質，熱傳導能力也有差異。

  41. 導體 • 熱良導體: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。 • 熱不良導體或熱絕緣體不容易傳熱者，如石綿、保利綸、塑膠 • 熱不良導體或熱絕緣體：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。

  42. 對流 • 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。 • 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。

  43. 對流 • 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。 • 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。

  44. 陸風

  45. 海風

  46. 對流的應用 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。

  47. 輻射 • 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。

  48. 輻射 • 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。 • 物體會吸收射到它表面的輻射熱，同時也會自其表面放出輻射熱。

  49. 輻射 • 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。 • 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。

More Related