0260102熱對物質的影響

01物質受熱後的變化

 

1-1熱與溫度

  日常生活中,你看過哪些物質變熱的現象?它們是怎樣變熱的?

1.生活中常見的物質變熱現象例如:用瓦斯爐煮菜、開啟電暖器使室內變暖、摩擦雙手、晒太陽等。

2.利用燃燒、通電、摩擦及太陽熱能等方式,可以使物質變熱。

▲燃燒瓦斯讓湯變熱了

▲天冷時使用電暖器讓室內變暖和

  燃燒和通電加熱,都會使物質變熱。物質受熱時,溫度有什麼變化?怎樣知道物質的冷熱?

1.物質受熱時,溫度會上升。

2.除了直接透過身體接觸感覺物質的冷熱,還可以用溫度計來測量。

▲溫度計放入水中時,液囊不可以碰觸容器的底部。讀取刻度時,眼睛要平視酒精柱的頂端。

 

1-2物質受熱的變化

  物質受熱時,除了溫度上升,有的形態也會產生變化。

▲雞蛋受熱後,顏色、氣味、軟硬等都會改變,冷卻後無法復原。

▲奶油受熱時會熔化成液態,冷卻後又變回固態。

▲玉米粒受熱後,外觀、軟硬等都會改變,冷卻後無法復原。

▲巧克力受熱時會熔化成液態,冷卻後又變回固態。

▲陶土受熱燒烤後會變硬,冷卻後無法復原。

▲熱熔膠受熱時會熔化成液態,冷卻後又變回固態。

▲木材燃燒後變成灰燼,且無法復原。

▲玻璃受熱時會熔化成液態,可以塑型,冷卻後又變回固態。

  有些物質受熱後會產生顏色、軟硬、形狀等性質的變化,而且無法復原,例如雞蛋、玉米粒、陶土等;有些物質受熱時形態會改變,但是冷卻後又會恢復成原來的形態,性質並沒有改變,例如奶油、巧克力、熱熔膠等。

 

1-3物質的熱脹冷縮

 物質受熱時,除了顏色、軟硬、形狀等性質會改變之外,體積會產生變化嗎?我們先從氣體來實驗看看。

物質受熱時,體積通常會膨脹、變大。

 

氣體的熱脹冷縮

1.在錐形瓶瓶口套上一個氣球。

2.將錐形瓶先浸入約80℃熱水中一段時間,觀察氣球的變化。

3.再將錐形瓶浸入約20℃冷水中一段時間,觀察氣球的變化。

討論

1.錐形瓶浸入熱水後,氣球有什麼變化?

錐形瓶浸入熱水後,氣球會膨脹、變大。

2.錐形瓶浸入冷水後,氣球又有什麼變化?

再將錐形瓶浸入冷水中,氣球會收縮、變小。

3.氣球為什麼會有這樣的變化?

熱水使錐形瓶內空氣溫度上升、體積膨脹,使得氣球鼓脹起來;冷水使錐形瓶內空氣溫度下降、體積縮小,使得氣球漸漸變小。

  通常氣體受熱時,體積會膨脹變大;冷卻時,體積會收縮變小。

 氣體的體積會受溫度的影響而改變,液體也會這樣嗎?

液體的熱脹冷縮

1.在錐形瓶中裝滿顏色水,再用插有玻璃管的橡皮塞塞住瓶口。

2.在玻璃管的水位處畫上記號。

3.將錐形瓶浸入約80℃熱水中,觀察玻璃管中的水位變化。

4.再將錐形瓶取出,浸入約20℃冷水中,觀察玻璃管中的水位變化。

討論

1.錐形瓶浸入熱水後,玻璃管中的水位有什麼變化?

錐形瓶浸入熱水後,玻璃管內的水位會上升。

2.錐形瓶浸入冷水後,玻璃管中的水位有什麼變化?

再將錐形瓶浸入冷水中,玻璃管內的水位會下降,變得比原來的水位還低。

3.玻璃管中的水位為什麼會有這樣的變化?

錐形瓶浸入熱水後,瓶內的水溫度上升,體積變大,使玻璃管中的水位上升;錐形瓶浸入冷水後,瓶內的水溫度下降,體積變小,使玻璃管中的水位下降。

  通常液體受熱時,體積會膨脹變大;冷卻時,體積會收縮變小。

  氣體和液體的體積會受溫度的影響而改變,那麼固體的體積會不會受溫度影響呢?我們來實驗看看。

固體的熱脹冷縮

1.將未加熱的銅球放入金屬環中,觀察銅球是否能穿過金屬環。

2.將銅球放在酒精 燈上加熱1~2分鐘。

3.將加熱後的銅球放入金屬環中,觀察銅球是否能穿過金屬環。

4.將銅球浸入冷水中冷卻,再放入金屬環中,觀察銅球是否能穿過金屬環。

討論

1.未加熱和加熱後的銅球,哪一個能穿過金屬環?

未加熱的銅球能穿過金屬環。

2.銅球在加熱前、後,有什麼變化?

加熱前的銅球可以穿過金屬環,加熱後銅球的體積變大,無法穿過金屬環。

3.怎樣讓加熱後的銅球能穿過金屬環呢?

將銅球冷卻,使銅球體積變小,就能穿過金屬環了。

  大部分的固體受熱時,體積會膨脹變大;冷卻時,體積會收縮變小。

 

1.使用酒精燈前,應先調整燈芯長度,上方燈芯露出約1公分左右,以維持適當的火焰高度。

2.不可以直接用手觸摸剛加熱過的三腳架和陶瓷纖維網,以免燙傷。

  當氣體、液體和固體受熱時體積通常會膨脹;遇冷時體積通常會縮小,這種性質稱為熱脹冷縮。

 生活中,有哪些應用熱脹冷縮的例子?

氣體熱脹冷縮

▲乒乓球凹陷時,在球的表面上持續沖熱水,球內的空氣受熱膨脹後,讓凹陷的球殼復原。

液體熱脹冷縮

▲天氣熱時,氣溫計裡的液體會膨脹,液柱就會上升。

固體熱脹冷縮

▲磁磚間留有縫隙,可以防止高溫時磁磚因受熱膨脹而擠壓變形。

▲橋面的縫隙設計,可以防止高溫時橋面膨脹變形。

▲早期鐵軌的縫隙設計,可以防止高溫時鐵軌膨脹變形。

 

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