0150103熱對物質的影響

01物質受熱後的變化

在陽光下,我們會感覺到溫暖,這是太陽的熱對我們的影響,而太陽的熱是如何傳播的呢?燃燒物質也會產生熱,熱又會使物質產生什麼變化呢?它又是以什麼方式在物質之間傳播的呢?現在就讓我們一起來探索吧!

 

 

3-1 物質受熱後的變化

物質性質的改變

早期人類就知道可以用熱來取暖和烹煮食物,想想看,食物受熱後,會產生什麼改變呢?

 

爆米花的形狀和外觀都改變了。

蝦子的顏色好像會改變。

 

青菜受熱後形狀和顏色會改變嗎?

食物的體積、形狀、顏色、味道、軟硬度等性質會因為受熱而改變。

奶油受熱後會變成液狀嗎?

奶油受熱後會變成液狀

 

生活中許多物質,受熱後也和食物一樣溫度會升高,而形狀、顏色、體積、形態等性質也會改變。但是也有些物質受熱後,只是形狀改變了,其他性質並沒有改變。說一說,下圖中的物質受熱後有哪些改變呢?

 

巧克力塊加熱後會變成液狀,冷卻後會再變回塊狀。

巧克力塊受熱後會逐漸熔化為液體狀,但是冷卻一段時間後,會再變回固體狀的巧克力塊。

 

木炭燃燒後變成灰燼,還可以再變回原來的樣子嗎?

木炭受熱燃燒後變成灰燼,冷卻後無法變回木炭。

 

想一想,你還見過哪些物質受熱後的現象呢?

陶土經過加熱後會變成漂亮的陶器,雖然堅硬但是易碎。

陶土經過高溫燒烤後可以永久固定形狀,變得更堅硬

 

熱熔膠受熱後會變成黏稠的液體狀。

塑膠物品受熱後會捲起來,還會有刺鼻的味道。

玻璃受熱可以塑造形狀,其性質不變

 

物質體積的改變

物質受熱後,它們的性質可能會改變,而物質的體積會改變嗎?讓我們利用水來進行實驗觀察。

液體受熱後的體積變化

  1. 在錐形瓶中裝滿紅色水,瓶口用插有玻璃管的橡皮塞塞住。
  2. 用油性筆在玻璃管的水位處畫上記號。
  3. 將錐形瓶放入裝有熱水的燒杯中,觀察並記錄結果。
  4. 將錐形瓶取出,放入裝冷水的燒杯,觀察並記錄結果。

 

  1. 錐形瓶放入熱水中,水位高度有何變化?水的體積改變了嗎?

水位變高;水的體積變大了。

 

  1. 錐形瓶放入冷水中,水位高度有何變化?水的體積改變了嗎?

水位下降、變得比原來的水位低;水的體積縮小了。

 

  1. 說說看,周圍環境溫度的高低對水的體積有什麼影響?

溫度的高低會影響水的體積。

溫度高,水的體積變大;溫度低,水的體積縮小。

(以上為液態水在4℃以上的體積變化)

 

水受熱後體積會膨脹變大,遇冷時體積會收縮變小;空氣也會有相同的現象嗎?

空氣也會受熱體積膨脹變大、遇冷體積收縮變小。

 

 

氣體受熱後的體積變化

  1. 準備一個氣球及一個錐形瓶。
  2. 將氣球套在錐形瓶的瓶口。
  3. 將錐形瓶放入溫水中,觀察氣球的變化。
  4. 將錐形瓶改放入冷水中,觀察氣球的變化。

 

   1.將錐形瓶放入溫水中,氣球出現了什麼變化?為什麼?

瓶口的氣球膨脹變大;溫水使錐形瓶中的空氣溫度上升,體積膨脹。

  1. 將錐形瓶放入冷水中,氣球出現了什麼變化?為什麼?

瓶口的氣球變扁,甚至往錐形瓶內凹陷;冷水使錐形瓶中的空氣溫度下降,體積縮小。

  1. 說說看,周圍環境溫度的高低對空氣的體積有什麼影響?

溫度的高低會影響空氣的體積。溫度高,空氣的體積變大;溫度低,空氣體積縮小。

 

使用酒精燈的注意事項

酒精燈是實驗室中常見的加熱工具。我們在使用時,應留意以下事項:

  1. 添加酒精時務必先熄火,利用漏斗加至八分滿即可。
  2. 使用酒精燈時,旁邊要準備一條溼抹布,以利安全;若不慎打翻酒精燈,即可利用溼抹布蓋滅。
  3. 利用火柴點燃酒精燈,不可以利用已點燃的酒精燈來引燃。
  4. 要熄滅酒精燈時,利用燈罩從火焰的側面蓋下即可。熄火後再將蓋子取下,待整個酒精燈恢復常溫後再將蓋子蓋回。
  5. 液體、氣體具有受熱後體積膨脹變大、遇冷體積收縮變小的情形,固體受熱後也有相同的現象嗎?現在讓我們利用銅球、銅環來進行實驗觀察。

 

 

固體受熱後的體積變化

1.準備一組銅球恰好可以通過銅環的裝置。

  1. 加熱銅球一段時間,試試看銅球能否通過銅環。
  2. 將銅球放入水中冷卻,試試看銅球是否可以再次通過銅環。

 

  1. 銅球受熱後為什麼無法通過銅環?

銅球受熱後膨脹,體積變大,無法通過銅環。

 

  1. 冷卻銅球後,銅球可以再度通過銅環嗎?為什麼?

可以;因為銅球浸泡冷水冷卻後,體積縮小,所以可以再次通過銅環。

 

大部分的液體、氣體和固體,都有受熱後體積膨脹,遇冷體積縮小的情形,這種現象稱為熱脹冷縮。

 

 

熱脹冷縮的應用

大部分的物質都有熱脹冷縮的現象,這種現象會對生活產生哪些影響?仔細觀察,生活中有哪些應用熱脹冷縮的例子呢?

溫度計中的酒精會隨溫度高低上升或下降

輕微凹陷的乒乓球泡入熱水後,球內的空氣遇熱膨脹,讓乒乓球恢復原來的形狀

 

橋梁的接縫處會預留伸縮縫,防止高溫時橋梁受熱膨脹而擠壓變形。

 

瓷磚間預留空隙有什麼用意嗎?

預留熱脹冷縮空間,可以避免瓷磚熱脹凸起破裂。

 

電線桿上的電線會預留長度,以免電線冷縮變短而緊繃斷裂

 

 

第一關測驗 (選擇 1-25題)

 

第二關測驗 (選擇 26-56題)

 

第三關測驗 (閱讀素養4題)

 

 

 

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