0260102熱對物質的影響

02熱的傳播

 

2-1熱的傳導

  把金屬湯匙放進熱水中,過了一會兒,沒有直接與熱水接觸的握把也變熱了,為什麼會這樣?熱是如何在湯匙上傳播的?

熱會由湯匙接觸到熱水的部位傳播到沒接觸熱水的部位。

 

固體的熱傳導

1.將鐵尺固定在三腳架上,並在鐵尺上滴水。

2.在鐵尺的甲處加熱,觀察不同位置的水滴蒸發順序。

3.等待5分鐘,鐵尺冷卻後重新滴水,在鐵尺的乙處加熱,觀察不同位置的水滴蒸發順序。

 

1.分別在鐵尺的甲處和乙處加熱,哪一個位置的水滴最先蒸發?

在鐵尺的甲處加熱時,靠近甲處的水滴最先蒸發;在鐵尺的乙處加熱時,乙處左右兩個水滴,蒸發的快慢差不多。

2.水滴蒸發順序和酒精燈加熱的位置有什麼關係?

越靠近酒精燈加熱位置的水滴越快蒸發;離酒精燈加熱位置越遠的水滴越慢蒸發。

 物質加熱時,熱會從加熱的位置,傳到較遠的地方。

 熱透過物質從溫度高的地方傳到溫度低的地方,這種傳熱方式稱為傳導。傳導是固體主要的傳熱方式。

 煮開水的茶壺接觸熱源的部分是用金屬做的,握把則是用塑膠等非金屬做成,這與熱的傳導有什麼關係?

金屬傳熱快,可以使水較快沸騰;非金屬傳熱慢,可以避免手燙傷。

▲煮開水的茶壺具有金屬材質的壺身和塑膠材質的握把。

  不同材質的物體,熱傳導的快慢也不同。生活中,還有哪些用品也是應用這個原理來設計,達到加快或減緩熱傳導的目的?

1.鍋鏟、鍋子等用品是運用不同材質傳熱速度不同的原理設計的,其加熱位置以金屬材質製作;握把則以非金屬材質製作。

2.隔熱手套、杯套等是利用傳熱速度較慢的材質來製作,以利隔熱,避免手被燙傷。

▲用厚布做的隔熱手套傳熱較慢,可以避免手被燙傷。

▲厚紙板做的杯套,可以減緩熱傳導的速度,避免飲料燙手。

 

2-2熱的對流

  煮湯時,可以看到湯在鍋裡上下滾動,為什麼會產生這個現象呢?

 液體受熱會上升,同時引起較冷的液體下降,不停的循環流動,這種傳熱方式稱為對流。液體產生對流時,熱隨著液體的流動,由高溫處傳到低溫處。

  怎樣可以清楚觀察到熱在水中傳播的情形?讓我們來操作實驗,觀察水被加熱的過程。

可以在水中加入麥片顆粒、胡椒顆粒、木屑等不可溶物後再加熱,能比較清楚的觀察到熱在水中的傳播情形。

 

液體的熱對流

1.在燒杯中裝入約250毫升的水。

2.在水中加入少許麥片顆粒。

也可以在水中加入白米、糙米或胡椒顆粒試試看!

3.點燃酒精燈,並觀察麥片顆粒的流動情形。

加熱過程中應注意安全,避免燙傷。

  水被加熱的過程中,麥片顆粒是怎麼流動的?這個現象和熱在水中的傳播有什麼關係?

麥片顆粒會隨著溫度較高的水往上升,然後又隨著較冷的水往下沉,不停的循環流動。這個現象是液體的熱對流造成的。

  在寒冷的天氣泡溫泉,不但能讓身體更加溫暖,也能舒緩疲勞。溫泉經由地底的熱源加熱,使下方的泉水受熱上升,上方較冷的泉水則同時下降,不停循環流動形成熱對流,使溫泉水能維持一定的溫度。

▲溫泉藉由地底的熱源加熱,不停循環流動形成熱對流。

▲位於臺北市 北投區的露天溫泉

  在寒冷的天氣泡溫泉,不但能讓身體更加溫暖,也能舒緩疲勞。溫泉經由地底的熱源加熱,使下方的泉水受熱上升,上方較冷的泉水則同時下降,不停循環流動形成熱對流,使溫泉水能維持一定的溫度。

▲溫泉藉由地底的熱源加熱,不停循環流動形成熱對流。

▲位於臺北市 北投區的露天溫泉

  空氣和水一樣會流動,它的主要傳熱方式和水相同嗎?我們來進行一個有趣的實驗。

空氣和水都是利用對流的方式傳熱。

 

空氣的熱對流

1.準備兩個一樣大的廣口瓶,再將點燃的線香伸入其中一個廣口瓶內,使其充滿煙,並立即用隔板蓋住瓶口。

廣口瓶中充滿煙,可以更清楚觀察到煙的流動情形。

2.準備一盆約80℃的熱水,將充滿煙的廣口瓶浸入熱水中使其變熱,即成熱瓶。

3.再準備一盆約10℃的冰水,將未裝煙的廣口瓶浸入冰水中使其變冷,即成冷瓶。

4.將熱瓶倒立放在冷瓶上,抽掉隔板,觀察煙的流動;再將熱瓶和冷瓶的位置上下對調,觀察煙的流動。

5.重複步驟1〜4,改成讓冷瓶中充滿煙,觀察煙的流動情形。

 

1.充滿煙的熱瓶在下方,冷瓶在上方時,煙會怎樣流動?

熱瓶裡的煙會隨著熱空氣往上升,流向冷瓶。

2.熱瓶在下方,充滿煙的冷瓶在上方時,煙會怎樣流動?

冷瓶裡的煙會隨著冷空氣往下沉,流向熱瓶。

  氣體的傳熱方式和液體一樣,溫度較高的氣體會上升,溫度較低的氣體則會下降,不停的循環流動。

  想一想,下列這些情境和空氣的對流原理有什麼關係?

由於熱空氣會上升,所以電暖器放在地上,可使室內溫度上升較快、較平均。由於冷空氣會下降,所以冷氣機設置在房間的上方,可使室內溫度下降較快、較平均。

▲電暖器使用時通常放在地上

▲冷氣機通常安裝在房間的上方

 

2-3熱的輻射

  站在陽光下一段時間會覺得熱。想一想,太陽和地球的距離很遠,太陽的熱是怎樣傳過來的呢?

太陽是利用輻射的方式,將熱傳播到地球。

  不需要透過空氣、水或其他物質就能傳熱,這種傳熱方式稱為輻射。利用輻射傳熱時會受到物體阻擋,因此在樹蔭下會比在陽光下涼快。

 熱的傳播方式有傳導、對流和輻射三種。電暖器和電燈通電後產生的熱,除了透過輻射的方式傳播,同時也會讓周圍的空氣形成對流。

電暖器和電燈通電後,先以輻射的方式傳熱,當周圍的空氣受熱升溫後則形成對流。

▲手靠近電暖器周圍會感覺熱

▲手靠近燈管四周也會感覺熱

 

是非第一關 (25題)

是非第二關 (14題)

 

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