《生物学热量》PPT课件.ppt

熱和熱量 l l 透過在這個報件，透過在這個報件， 你們可以學到甚麼你們可以學到甚麼 是熱量，一些關於是熱量，一些關於 熱量的基本知識，熱量的基本知識， 以及一些有關熱量以及一些有關熱量 的計算的計算。 熱量的熱傳遞 l熱量的概念： l l 熱量是甚麼？熱量是甚麼？ l是一種能量是通過熱的 形式來表現，當物質的 分子運動刻烈即分子的 動能增大物體的熱量也 就大 l熱量高低是用溫度的 高低來表示，量度溫度 的儀器叫溫度計。 熱的傳遞方式 l l 熱的傳導熱的傳導： 由於分子的振動將熱量 從溫度高處傳到溫度低 處，直到全部溫度一致 。在傳導過程中沒有發 生分子的移動。 l熱的良導體：易於傳導 熱量的物體。如： 金 屬 l熱的不良導體：難於傳 導熱量的物體。如：水 、空氣 熱的傳遞方式 l l 2 2熱的對流：熱的對流： 物質的分子受熱時 體積澎脹，密度減 少因而上升，溫度 低的分子由上而下 補充因此將熱量由 高溫處傳到低溫處 ，這就是熱的對梳 。熱的對流時有物 質分子的移動是流 體（液體和氣體） 的主要傳熱方式。 熱的傳遞方式 l l 3 3熱的輻射：熱的輻射： 不須依賴物質作媒介，而由熱源直 接射到物體上。 l l 熱輻射的特點：熱輻射的特點： 輻射熱的傳播速度與光速相等 輻射熱是直線進行，若還到阻礙物 即被阻隔。 表面光滑、明亮的物體，反射輻射 熱能力較強。表面黑色，粗糙的物 體，吸收輻射熱能力較強。 熱的傳遞方式 l l 保溫瓶的保溫原理保溫瓶的保溫原理 1.雙層玻璃壁，壁間抽 真空，作用是避免熱 的傳導和對流。 2.玻璃內壁鍍銀，作用 是使輻射熱反射迴轉 。 3.瓶塞避免熱的傳導和 對流。 保溫瓶又稱杜爾瓶，係為紀念蘇格蘭 科學家杜爾(James Dewar 1842- 1923)，他發明此瓶用於實驗中。 有趣思考題 l l 為什麼冰箱的冷凍室要在冰箱上方？為什麼冰箱的冷凍室要在冰箱上方？ 答案： 放置冰箱上方，因為冷空氣密度大往下沉，會流入下 冷藏室，使下方冷凍效果較佳。 冷氣機裝設於較高地 方也因為這樣，但不見得越高越好，最好高度為2公 尺，因我們活動範圍很少在同一樓2公尺以上，為避 免浪費能源最好高度為2公尺以下。 l l 把熱水放在哪一個杯子內涼得最快？把熱水放在哪一個杯子內涼得最快？ A 瓷杯 B 玻璃杯 C 不銹鋼杯 D 塑膠杯 答案C。因為不銹鋼杯是良導體， 熱量因較快被吸收而散失。 有趣的自然現象 l大量的水緩和陸地的溫度 由於水是高比熱的因素 (能吸收固定的熱量，但 溫度增加卻不大)在白天時水溫比陸地還低。 溫 暖的空氣由陸地上升取代冷空氣，且將冷空氣推 到湖面上方，造成氣流的循環。夜晚時循環會相 反產生，此時陸地溫度比湖面低時，當然水溫也 會下降，只是下降程度沒有陸地下降那麼多。 熱量、熱容、比熱容 l l 熱量熱量 單位：卡路里（卡）符號（熱量單位） 焦衣 符號（功單位） 卡熱量：克純水，溫度升高度，所 吸收的熱量。 卡與焦耳的單位換算： 卡.焦耳，稱為熱功當量。 熱量、熱容、比熱容 l l 熱容熱容 l定義：物質的溫度升高 所吸收的熱量稱該 物質的熱容，記號為 。 l計算公式： 其中熱容 熱量 溫度差 l單位： -1 （焦耳 度）這一個單位是採用 國際單位制（ ）來表示。 熱量、熱容、比熱容 l比熱容 l定義：質量是1000克的物質、溫度升高所 吸收的熱量，稱為該物質的比熱容。記號是 l計算公式： 其中比熱容 熱容 質量 l單位：-1 -1 （焦耳仟克度 ） 熱量、熱容、比熱容 l熱量計算公式 QT Cm （t2t1） 其中熱量（） 比熱容（-1 -1 ）質量（） t1 初溫 t2 末溫 通常 t1 用低溫代入 t2 用高溫代入 然後用吸表示吸熱，放表示放熱 熱平衡方程式 l公式 吸放 l混合量熱原理在絕熱的容器中，不同溫 度的物體互相混合，則高溫物體放出熱量 ，其溫度降低，低溫物體吸收熱量，其溫 度升高，直至所有物體達到同一溫度（熱 的平衡）。高溫物體所放出的熱量等 於低溫物體所吸收的熱量此原理稱為 混合量熱原理。 有趣的思考題 l三、為什麼竹蓆比草蓆涼快 物體導熱本領有大有小，不僅金屬與非金屬有 很大的差別，即使同是非金屬也各不相同，例 如石頭與木頭，硬木與軟木，它們的導熱本領 都不一樣。 草蓆的蓆草裏面有許多小的氣孔，有些像隔熱 材料，不過草蓆比較薄，與身體接觸時，也要 放掉一部份的熱量。但是竹蓆的竹蔑導熱本領 比草蓆大得多，當身體與它接觸時，更容易把 人身體的熱量傳走，因而也就感覺竹蓆比草蓆 涼快！ 潛熱、比潛熱 l潛熱： 物體在物庇變化過程中有熱量的交換，但溫度卻保持不變 ，這一種交換的熱量稱潛熱。 l比潛熱： (1)溶解比潛熱：一千克固體物質在熔點時變為同溫度的液 體物質所吸收的熱量，稱熔解比潛熱。 記為f，單位為 -1 例如冰的熔解比潛熱 f -1的含義： 仟克的冰全部熔化為 的水共吸收的 熱量或說仟克的水時全 部凝固為的冰共放出 的熱量。 潛熱、比潛熱 (2)氣化比潛熱：一千克的 液體物質在沸點時全部氣化 為同溫度的蒸氣所吸收的熱 量。例如水的氣化比潛熱 的含義 是仟克的水在時 全部氣化為的蒸氣 共吸收的 熱量或仟克的水蒸氣在 時全部凝結成 的水時放出 熱量。 l3潛熱計算公式 l 物態變化 l物質三態 固態：物質的不變，形狀也不變。因物質的分 子只能在原位置振動。 液態：物質的體積不變，但形狀會隨容器的改 變而改變。因物質的分子能作較大幅度的滑動 。 氣態：物質的體積和形狀都會隨容器而改變。 因物質的分子能作高速的直線運動。 l物態循環 液 固 氣 物態變化 l蒸發與沸騰 蒸發： 是液體氣化的一種現象，蒸發是液體表面氣化而內 部沒有氣化。蒸發可以在任何溫度下發生。 沸騰： 是液體氣化的另一種現象，沸騰時液體表面和內部 都同時氣化。純正的物質都有固定的沸點，當溫度 到達沸點時，沸騰才能發生。 加速蒸發的方法： 提高溫度、增大接觸面積、加速表面空氣的流通 物態變化 l影響沸點高低的因素 壓力：壓力增大液體的沸點升高 雜質：（電解質）雜質的濃度高影響液體 的沸點升高。 凝固與熔解 l凝固： 液體變為固體的過程， 純正物質的凝固溫度稱 凝固點。 l凝固點的測定方法： 冷卻曲線法： 其中：上往下行的線段 表示物質是液態。 水平那段表示物質是固 液共存狀態。 再往下行那段表示物質 是固液狀態。 凝固與熔解 l影響熔點的因素： 壓力對熔點的影響： 固體物質熔解時如果體積減小，增大壓力熔點 會降低（易熔）例如冰。固體物質熔解時體積 增大，增大壓力，熔點升高（難熔），例如爉 。 雜質對熔點的影響： 雜質的濃度越大，液體的熔固點降低（難凝固 ） 例題 - 合金之比熱容 1)有一合金，內含銀50克，鉛100克，求這 合金之比熱容。 Sol： 銀240 鉛130 合銀銀 鉛鉛 合(2400.05 + 1300.1) / (0.05+0.1) 166.6 例題 - 合金之比熱容 )有、三個質量及物質相同的量熱器，盛清水克， 盛清水克，盛液體克；同樣加熱，歷相等時間之 後，之溫度升高12，升高，升高，試求每量熱 器之熱容及該液體之比熱容。 、三個的質量相同 RST 、三個的質量相同 cRcScT (即比熱容相同) 同樣加熱，歷相等時間，即提供的熱量一樣。 ： 42000. 112 C12 ： 42000. 149C9 ： 0. 11616 2940 例題 - 混合後溫度 1)9的水10仟克和100的水6仟克，混合後的穏 定溫度為 Sol： Q 吸= （t2t1）= 420010（t9） Q放= (100 t) = 42006（100t） Q吸 = Q放 t = 43. 1 例題 - 混合後溫度 2) 有三種液體、，其溫度各為30、 20和10，如以等質量的和混合，則混 合後的溫度為26；如以等質量的和混合 ，則混合後的溫度為25。求將等質量的和 混合後的溫度為若干？ Sol： m X m Y m Z = m c m (30-26) = c m (26-20) c m (30-25) = c m (25-10) c m ( t-10) = c m (20-t) t = 30. 55 例題 - 物態變化 )將1.5仟克的-4的冰全部變成100水蒸汽共吸收多少 熱量。 Sol： -4冰 0冰 0水 100水 100氣 1=(t2t1)=21001.5(0-(-4)=12600J 2= 1. 5336000 = 504000J 3=(t2t1)=42001.5(100-0) = 630000J 41.52268000=3402000J Q=1+2 +3 +4 總熱量4548600J 例題 - 物態的變化 2 )有一冰塊，其質量為70克，從一溫度為-10， 之冰箱取出，即投入一杯溫度為0. 5之水內， 杯及水之總熱容為1890焦耳，如果外界無熱 之傳遞，問有若干水凍結於冰塊上？ Sol：設有Xkg的水凍結於冰塊上 c冰m冰(t2t1)合t合 X336000 21000. 07（010）18900. 5X 336000 X0. 0016kg 例題 - 物態的變化 3) 有一冰塊，其重量為100克，溫度為0，盛於一容器中 （該容器之熱容可不計）。今以100之蒸汽通入容器 內，將該冰塊熔解，並使其溫度升至40，則需蒸汽重 多少克？ Sol： m氣L氣c水m氣（t2t1） m冰L液 c水m冰（t2t1） m氣22680004200 m氣（10040） 0.133600042000.1（400） m氣0. 02kg 即m氣20 動動腦筋 l為什麼井水冬暖夏涼？ l井水是冬暖夏涼。這是真的嗎？難道它會自動調節溫度？ l原來，井水的溫度是沒有什麼變化的。井水是地下水匯集起來的，地下水 在地下流動，根本受不到地面上氣溫的影響，不管地面上是什麼季節，它 可總是像春秋天一樣的溫度呢！空氣的溫度，在冬天和夏天卻有很大的變 化。冬天，地面上溫度低，我們就感到井水比較溫暖。夏天，地面上溫度 高，我們就感到井水涼快。其實，井水的溫度可沒有變，變化的是我們自 己的感覺呀！ l穿絲棉衣服為什麼比穿棉花衣服暖和？ l棉花保暖的原理，是依靠棉纖維之間的空氣層，阻攔著外界冷空氣吹到身 上，同時阻止身體中出來的熱量不被散出去，因此人穿了棉衣服就覺得溫 暖。 l絲棉的纖維直徑比棉花纖維還要細，同樣厚度的絲棉襖，要比相同厚度的 棉襖包涵更多的靜止空氣，穿在身上也就感到比棉花襖暖和得多。同樣道 理，一條蓋了長久的棉被，經過日光曬過以後，蓋在身上就會覺得更暖和 ，這是由於蓋久的棉被，棉花纖維被人身體壓得結實了，壓出了很多的空 氣，同時人體的溼氣也跑進纖維裏，使作用於絕緣的空氣就少了，所以保 暖效果也差了！但一經陽光曬過後，一方面蒸發了留在纖維間的水氣，使 棉纖維軟鬆，同時使纖維之間又恢復了原來的靜止空氣，這樣棉被的絕熱 保暖作用又恢復了。 動動腦筋 l為什麼火災時會有大風？ l冬天升暖爐子，有時候我們能聽到爐子裏呼呼 地唱歌。 l難道爐子真的能唱歌嗎？不是的，是爐子裏的熱空 氣跑出外面去了，冷空氣跑進去填它的缺，就像我 們玩搶柱子遊戲一樣。冷熱空氣這樣一走動， 就產生了風，爐子裏的呼呼聲，就是風聲。爐 子這樣唱歌，正是它燒得很旺盛的時候。 l火災的情形跟升爐子差不多：大火時熱空氣向天空 衝去，冷空氣就來補它的位置，冷熱空氣一流動， 風就發生了。 l火越旺，風越大；反過來說，風越大，人就越旺， 正像常常聽到人家說的：火仗風勢；風助火威。 動動腦筋 l為什麼雪會保護麥子？ l下雪的時候，雪是零零落落 地飄下來，將一層層的空氣 迭積覆蓋起來，這種空氣也 不流動，正像我們棉衣的空 氣一樣，當麥子覆蓋了積雪 以後，就像穿上了一件厚厚 的棉襖，外面氣溫雖然降低 ，也傷害它下面的麥子，就 因為這個緣故，雪不僅不危 害麥子，還起保護作用。 動動腦筋 l走馬燈為什麼會轉？ l走馬燈最主要的部份，也就是會自動旋轉的部份，它的構造是 怎樣的呢？ l這往往是一隻用半透明薄紙糊成的圓筒形紙屏，表面畫著彩色 圖案。這圓筒是裝在燈架上；一根可以轉動的軸上，底部漏空 可以通風，圓筒內部點一根蠟燭。 l乍看之下，還以為這根蠟