中三物理下学期热力学笔记及练习.doc

中三物理下學期熱力學筆記及練習姓名：班別： ()熱力學常用物理量1/31中三物理下學期熱力學筆記及練習物理量英文名稱符號常用單位熱HeatQJ能量EnergyEJ溫度TemperatureT溫度改變Change of temperatureT質量Massmkg比熱容量Specific heat capacitycJ/kg/比潛熱Specific latent heatLJ/kg功率PowerPW時間Timets熱力學常用數據1.水的比熱容量 = 4200 J/kg/2.冰的熔解比潛熱 = 334000 J/kg3.水的汽化比潛熱 = 2240000 J/kg熱力學常用公式1.電器輸出的能量公式：E = P t2.溫度改變的能量公式：4.狀態改變的能量公式：E = mL第一章：熱與內能A.內能、溫度及熱筆記1.熱是用來描述兩物體因溫度差而轉移的能量。2.物體的內能是物體內分子的動能和勢能的總和。3.把某物體加熱時，它的內能必會增加，但溫度不一定增加。4.高溫物體的內能不一定大於低溫物體，因為要考慮質量此因素。練習1. 熱是指_。2. 能量以焦耳(joules)為單位，從_物體傳到_物體。3. 能量守恆(conservation of energy)- 是指 。4. 熱只是轉化成 。5. 物體的內能是所有粒子的 和 的總和。 是由分子運動所產生的能量； 是來自粒子之間的力。6. 當物體的温度升高，粒子運動_，它的平均動能_。當物體改變時，粒子間的距離改變，粒子間的距離_，勢能就會_。4/31中三物理下學期熱力學筆記及練習7.下列各項有關內能、熱和溫度的敘述，哪些是正確的？(1) 物體的內能是用來描述物體內分子的動能和勢能的總和。(2) 把某物體加熱時，它的內能必會增加。(3) 若兩物體的溫度相等，它們的內能必定相等。A.只有 (1)B.只有 (2)C.只有 (1) 和 (2)D.只有 (2) 和 (3)8.下列各項有關內能、熱和溫度的敘述，哪些是正確的？(1) 把某物體冷卻時，它的內能必會減少。(2) 熱是用來描述儲存於物體內的總能量。(3) 若兩物體的溫度相等，它們的內能必定相等。A.只有 (1)B.只有 (2)C.只有 (1) 和 (3)D.只有 (2) 和 (3)9.物體 A 的溫度比物體 B 的溫度高。下列各項敘述，哪些是不正確的？(1)A 的位能必定比 B 的汽化比潛熱為高。(2)若 A、B 接觸，則會有熱從 A 轉移至 B。(3)A 的內能必定比 B 的內能為高。A.只有 (1)B.只有 (2)C.只有 (1)和 (2)D.只有 (1) 和 (3)指引 : 下列(10至11)題目中，每題均由兩敘述句組成。考生應先判斷該兩敘述句是否正確；若兩敘述句均屬正確，則判斷第二敘述句是否為第一敘述句的合理解釋；然後根據下表，從 A 至 D 項中選出一個正確的答案。第一敘述句第二敘述句A.正正第二敘述句是第一敘述句的合理解釋B.正正第二敘述句不是第一敘述句的合理解釋 C.正誤D.誤正第一敘述句10.將物體加熱必定增加其內能。11.將物體加熱必定增加其內能。第二敘述句將物體加熱必定增加其溫度。若兩物體的溫度相等，它們的內能必定相等。B.功率及比熱容量 ( )1.功、功率與內能(Work、Power and Internal Energy)(a)加熱和做功都是將能量從一物體傳到另體的過程。(b)功率是每秒輸入的能量。即能量 = 功率 時間或E = P t(c)在代入以上公式前，要先將時間的單位轉為秒 s。2.比熱容量(specific heat capacity)比熱容量是1 kg物質每上升1 o C所需要的熱量，單位是J kg-1 o C -1, E = mcT 即能量 = 質量 比熱容量 溫度改變，其中c = 比熱容量、E = 能量、m = 質量、T = 温度的變化。例題1.求以下各情況的最後溫度：(水的比熱容量是4200 J kg-1 oC-1。)20/31中三物理下學期熱力學筆記及練習(a)一溫度40 oC而比熱容量400 J oC-1的3 kg 銅塊被一功率400 W的電熱板加熱3分鐘。(b)一杯0.3 kg的水起先的溫度是12 oC，之後被一420 W的微波爐加熱2分鐘。題解1.(a)E = Pt = mcT400 3 60 = 3 400 TT = 60 oC最後溫度 = 之前溫度 +T = 40 oC + 60 oC = 100 oC(b)E = Pt = mcT420 2 60 = 0.3 4200 TT = 40 oC最後溫度 = 之前溫度 +T = 12 oC + 40 oC = 52 oC例題2.求以下各情況物質的比熱容量 c 。(a)一重3 kg物質 X 在輸入了1500 J能量後，溫度由15 oC升至25 oC。(b)一重5 kg物質 Y 被一功率250 W的電熱板加熱5分鐘後，溫度由115 oC升至135 oC。題解2.(a)E = mcT1500 = 3 c (25-15)c = 50 J/kg/(b)E = Pt = mcT250 5 60 = 5 c (135-115)c = 75 J/kg/練習12.求以下各情況輸入的能量：(a)一功率60W的電燈開啟3分鐘。(b)用一功率200W的電水煲煲水半小時。13.求以下各電器的功率：(a)電筒開啟20 s用了能量400 J。(b)電飯煲煲飯45分鐘用了405 kJ能量。14.求以下各情況的溫度改變：(水的比熱容量是4200 J kg-1 oC-1。)(a)3 kg的水被輸入了63 kJ的能量。(b)0.5 kg的水被一功率210 W的電熱器加熱5分鐘。15.一功率為200 W的浸沒式發熱器將1.2 kg的某液體加熱。液體的比熱容量為1600 J kg-1 K-1。若液體最初的溫度為，求它在半分鐘後的溫度。設電熱器提供的能量全部為效體所吸收。A.B.C.D.16.質量相等的五種不同液體的最初溫度均為40OC。現以相同的率分別把五種液體加熱。每種液體的沸點和比熱容量顯示如下。哪一種液體會最遲沸騰？液體沸點比熱容量/ OC/J kg-1 K-1A. G60500B. H70400C. I100600D. J200200C.有關比熱容量的線圖筆記1.物體的能量 溫度圖線的斜率等於該物體的比熱容量 質量。2.相同質量物體的溫度-時間圖線的斜率反比於該物體的比熱容量。3.溫度-時間圖的斜率 = m c ，其斜率正比於 c。練習17.一個150 W電熱器將某固體加熱，上圖顯示固體的溫度和時間的關係。固體的質量為3 kg。求固體的比熱容量。設電熱器提供的能量全為固體所吸收。A.97 J kg-1 K-1B.150 J kg-1 K-1C.187 J kg-1 K-1D.300 J kg-1 K-118.相同質量的液體 X、Y 和 Z 分別受熱。以上線圖顯示每種液體所吸收的能量和它們的溫度的關係。設 cX、cY、cZ 分別為 X、Y、Z 的比熱容量。下列哪一項關係是正確的？A.cX cY cZB.cX cY cZD.cX = cY cC cBB.cA cC cBC.cA = cC cB 20.現以相同的率向兩個質量相等的固體 C 和 D 加熱。結果顯示 C 的溫度上升率較 D 為高。下列各項推論，哪些是正確的？(1)C 的初始溫度較 D 的低。(2)C 的比熱容量較 D 的低。(3)C 的體積較 D 的低。A.只有 (2)B.只有 (3)C.只有 (1) 及 (2)D.只有 (2) 及 (3)D.有關比熱容量的混合筆記1.混合原理將兩物質完全混和，低溫一方吸收的能量等於高溫一方失去的能量。將兩物質完全混和，它們的最終溫度相同。2.求最終温度( Tf )的方法將高溫物體 1 (m1, c1, T1) 與低溫物體 2 (m2, c2, T2) 混合，最終溫度為 Tf。能量守恆高温物體損失的能量 = 低温物體獲得的能量m1 c1 (T1 Tf) = m2 c2 (Tf - T2)，其中(T1 Tf) = 物體1下降的温度，(Tf - T2) = 物體2上升的温度。例題3.一個發泡膠杯內盛有 30 oC的水 0.2 kg。現將 0.1 kg處於60 oC的水放進杯內。（設它們混合後的溫度為 T oC。）(a)寫出30 oC的水所吸收的能量。(答案以 T 表示)(b)寫出60 oC的水所失去的能量。(答案以 T 表示)(c)求 t 的值。題解3.(a)吸收的能量 = 水的比熱容量 質量 溫度增加 = 4200 0.2 ( T - 30 )(b)失去的能量 = 水的比熱容量 質量 溫度減少 = 4200 0.1 ( 60 - T )(c)30 oC的水所吸收的能量 = 60 oC的水所失去的能量4200 0.2 ( T - 30 ) = 4200 0.1 ( 60 - t )0.2 t 6 = 6- 0.1 tT = 12/0.3 = 40 oC4.一個發泡膠杯內盛有 20 oC的水 0.3 kg。現將質量 m kg 處於80 oC的水放進杯內，它們混合後的溫度為 60 oC。（水的比熱容量 = 4200 J kg-1 -1）(a)求 20 oC的水所吸收的能量。(b)寫出 80 oC的水所失去的能量。(答案以 m 表示)(c)求 m 的值。題解4.(a)吸收的能量 = 水的比熱容量 質量 溫度增加 = 4200 0.3 ( 60 - 20 ) = 50 400 J(b)失去的能量 = 水的比熱容量 質量 溫度減少 = 4200 m ( 80 - 60 ) = 84 000 m(d) 20 oC的水所吸收的能量= 80 oC的水所失去的能量 50 400= 84 000 m m = 0.6 kg練習21.一個發泡膠杯內盛有 30 oC的水 0.4 kg。現將 0.2 kg處於60 oC的水放進杯內。（設它們混合後的溫度為 T oC。）(a)寫出30 oC的水所吸收的能量。(答案以 T 表示)(b)寫出60 oC的水所失去的能量。(答案以 T 表示)(c)求 t 的值。22.一個水缸內盛有 35 oC的水 5.0 kg。現將 15.0 kg處於55 oC的水放進缸內。（設它們混合後的溫度為 T oC。）(a)寫出35 oC的水所吸收的能量。(答案以 T 表示)(b)寫出55 oC的水所失去的能量。(答案以 T 表示)(c)求 t 的值。23.一個發泡膠杯內盛有 15 oC的水 0.6 kg。現將質量 m kg 處於85 oC的水放進杯內，它們混合後的溫度為 25 oC。（水的比熱容量 = 4200 J kg-1 -1）(a)求 15 oC的水所吸收的能量。(b)寫出 85 oC的水所失去的能量。(答案以 m 表示)(c)求 m 的值。24.一個膠杯內盛有 15 oC的水 0.1 kg。現將 0.2 kg處於75 oC的水放進杯內，求混合後的溫度。25.雲南過橋米線是中國的名菜。預備此食物的第一步是製湯：在鍋中放入水和雞隻，用大火將水煮至沸騰，然後轉用小火烹煮，使湯維持沸騰三小時。侍應將以下材料一起上桌：一碗熱湯，上面浮著一層油，一碟切成薄片的鮮肉，一碗已煮熟的米線。食客先把肉片放進湯內，稍後再加入米線。(a)解釋為甚麼要將肉切成薄片。(1分)(b)解釋碗中油層的作用。(2分)(c)現有以下資料：湯的質量= 0.9 kg湯最初的溫度= 湯的比熱容量= 4000 J kg-1 oC -1每片肉的質量= 0.025 kg肉片最初的溫度= 肉片的比熱容量= 3700 J kg-1 oC -1基於健康的緣故，肉必須最少加熱至 。估計在湯中最多可以放入多少塊肉片。寫出在過程中的一項假設。(4分)(d)一名食客先把食物放進湯內，然後才放入肉片。解釋為甚麼這是不恰當的。(2分)E.量度比熱容量的實驗筆記1.量度液體比熱容量的實驗2.提高實驗準確性的方法：(a)將整條發熱線浸沒在液體中，(b)在關掉電源後待溫度停定後才量度液體的最終溫度，(c)在量度溫度前先攪拌液體，或在過程中不斷攪拌液體，(d)用發泡膠杯。練習26.上圖裝置可用來量度液體的比熱容量。下列各項措施，哪些可提高實驗的準確性？(1) 將整條發熱線浸沒在液體中(2) 在實驗進行時不斷攪拌液體(3) 在關掉電源後立即量度液體的最終溫度A.只有 (1)B.只有 (3)C.只有 (1) 和 (2)D.只有 (1) 和 (3)27.下圖裝置可用來量度某銅造圓柱體的比熱容量。實驗結果如下：圓柱體的質量 = m kg初始溫度 =最終溫度 =焦耳計的初始讀數 = 12 500 J焦耳計的最終讀數 = 23 500 J以下各項數式，哪一項代表銅的比熱容量（以 J/kg/為單位）？A.B.C.D.(第 28 和 29 題) 利用下圖所示的方法量度某金屬的比熱容量：步驟 1:步驟 2: 先將一金屬塊放進沸騰中的水一段時間，接著將金屬塊移進一杯冷水中。過了一會，量度杯中水的溫度。28.實驗結果如下：金屬塊的質量 = 0.6 kg杯中水的質量 = 0.2 kg杯中水初時的溫度 = 杯中水最終的溫度 = 求金屬的比熱容量 (以 J kg-1 oC -1 表示) 。(水的比熱容量 = 4200 J kg-1 oC -1。)A.1014B.633C.459D.34429.第 28 題中求得的結果比該金屬真正比熱容量為大。下列哪一項因素可解釋以上差異？A.將金屬塊移進冷水時，金屬塊的溫度高於 。B.當量度杯中水的最終溫度時，金屬塊的溫度仍高於 。C.杯子吸收了部分能量。D.在將金屬塊移進冷水的過程中，有些能量散失到周圍環境中。30.圖 1一學生利用圖 1 所示的儀器量度銅的比熱容量。他利用一 800 W 的浸沒式發熱器加熱某銅柱體。(a)繪一圖顯示這些儀器應如何安裝以進行該實驗。 (4分)(b)實驗所得的數據如下：溫度計的最初讀數 = 溫度計的最後讀數 = 銅柱體的質量 = 2 kg發熱器開動的時間 = 1 分鐘計算銅的比熱容量。(3分)(c)實驗中所用的發泡膠墊有甚麼用途？(1分)(d)一老師批評這實驗所得的結果並不準確。他指出須只少作出兩項改動，方能提高實驗的準確性。(*號分題有 1 分為傳意分數)*(i)描述兩項可能的改動，並解釋它們每一項的作用。(5分)(ii)在作出了以上的改動後，該學生重複以上實驗。這次求得的比熱容量應較 (b) 部所得的為大還是為小？試加以解釋。(2分)F.水的高比熱容量筆記1.廣泛作冷卻劑 汽車引擎冷卻劑2.氣候調節效果 對氣候變化具有延緩的效果3.調節效果 有效地保持體温不變練習31.以下各現象中，哪幾項可用水的高比熱容量解釋？(1) 在相近緯道上，內陸地區的夏天一般較同等海拔高度的沿海地區熱，而冬天則一般較冷。(2) 汽車引擎用水作冷卻劑。(3) 即使周圍環境的溫度急劇變化，泳池內水溫的變化是緩慢的。A.只有 (3)B.只有 (1) 和 (2)C.只有 (2) 和 (3)D.(1) 、(2) 和 (3)指引 : 下列(32至33)題目中，每題均由兩敘述句組成。考生應先判斷該兩敘述句是否正確；若兩敘述句均屬正確，則判斷第二敘述句是否為第一敘述句的合理解釋；然後根據下表，從 A 至 D 項中選出一個正確的答案。第一敘述句第二敘述句A.正正第二敘述句是第一敘述句的合理解釋B.正正第二敘述句不是第一敘述句的合理解釋 C.正誤D.誤正第一敘述句32.若將熱水和低溫的石蠟在發泡膠杯完全混和，石蠟所失去的能量等於水吸收的能量。33.在相近緯道上，內陸地區的夏天一般較同等海拔高度的沿海地區熱，而冬天則一般較冷。第二敘述句若將熱水和低溫的石蠟在發泡膠杯完全混和，水和石蠟的最終溫度相同。水的比熱容量很高。34.圖 2某電熱器操作時有兩種檔次供選擇：高檔和低檔。電熱器在低檔時的輸出功率為 1600 W，在高檔時則為 2400 W。現利用該電熱器煮熟一個雞蛋。先將該雞蛋放進一個盛有 0.5 kg 水的鍋內，並將電熱器調至低檔（見圖2）。每 20 s 記錄水溫一次，所得結果如下：時間 t / s020406080100120140160溫度/2635445363728190100表1(a)利用1 cm 代表 和1 cm 代表 10 s 的比例，在方格紙上繪出 對 t 的關係線圖。(4分) (b)(i)求電熱器從 t = 0 s 至 t = 160 s 所提供的能量。(2分)(ii)求鍋中的水從 t = 0 s 至 t = 160 s 所吸收的能量。（註：水的比熱容量 = 4200 J kg-1 oC -1）(2分)(iii)(i) 和 (ii)部所得的答案不同。試指出兩個原因。(2分)(c)在水沸騰後，某學生將電熱器調至高檔，之後，鍋中的水仍保持沸騰。該學生指出這改變會減少煮熟雞蛋的時間。你是否同意以上說法？試加以解釋。(3分)(d)若在上述烹調的過程中採用較多的水，在 (a) 所繪的同一圖中，繪出預期得到的 對 t 關係線圖。(2分)第二章：物態變化A.物質的三種狀態物質的狀態性質固態(solid)高密度、不易壓縮、有固定形狀和體積液態(liquid)中密度、不易壓縮、體積固定但形狀不固定氣態(gas)低密度、 能壓縮、 沒有固定形狀和體積B.分子運動論1.所有物質都是由原子或分子所構成的2.所有粒子均不斷地隨機運動 - 布朗運動C.熔點、沸點及比潛熱 ( E = mL )1.熔點：物體由固態轉變為液態 (或 由液態轉變為固態) 的溫度。2.熔解潛熱(latent heat of fusion)熔解潛熱是把固態轉變為液態而温度並無變化的過程中所需要的能量。單位是焦耳(J)。 3.熔解比潛熱(specific latent heat of fusion, Lf)熔解比潛熱是把1 kg的物質從固態轉變為液態而温度並無變化的過程中所需要的能量。單位是(J kg-1 ) 4.沸點：物體由液態轉變為氣態 (或 由氣態轉變為液態) 的溫度。5.汽化潛熱(specific latent heat of vaporization)汽化潛熱是把液態轉變為氣態而温度並無變化的過程中所需要的能量。單位是焦耳(J)。 6.汽化比潛熱(specific latent heat of vaporization, Lv)汽化比潛熱是把1 kg的物質從液態轉變為氣態而温度並無變化的過程中所需要的能量。單位是(J kg-1 ) 7.影響熔點和沸點的因素(a)壓強増加會降低冰的熔點且升高水的沸點。(b)水中加雜質可降低冰的溶點和提高水的沸點。8.的蒸汽對皮膚造成的燙傷比同一溫度的沸水更為嚴重。因為當蒸汽凝結時，它會放出大量的汽化潛熱。練習35.物質有三個狀態，分別是 。36.固體加熱後熔化成液體，熔化時的温度稱為 (melting point)，過程稱為_(melting) 或 _(fusion)。37.液體冷卻後凝固成固體，凝固時的温度稱為 (freezing point)，過程稱為_(freezing) 或 (solidification)。38.液體加熱至沸騰後變化成氣體或蒸氣，沸騰時的温度稱為 (boiling point)，過程稱為_(boiling)。39.由氣體凝結成液體，凝結時的温度稱為 (condensation point)，過程稱為_(condensation)。40.將 2 kg 處於 0 的冰完全熔解，求所需的最少能量。41.用一功率1 kW 的電熱器將 3 kg 處於 100 的水完全汽化，求所需的最少時間。42.將 5 kg 處於 0 的冰加熱至 40 的水，求所需的能量。43.將 0.5 kg處於 70 的水加熱至 100 的水蒸汽，求所需的能量。44.運用一 500 W 的加熱器將一杯 40的水加熱至 70，需時 25 分鐘，求該杯水的質量。45.運用一 1500 W 的加熱器將一杯 4 kg 處於 0的冰加熱至 40 的水，求所需的的時間。*46.將 2 kg 處於 0 的冰加熱至 100 的水蒸汽，求所需的能量。47.下列哪一物體在室溫(約)時是固態的？物體熔點/沸點/A. I5121B. J-39357C. K-100-42D. L4025248.冰的熔點為 ，熔解比潛熱為3.34 105 J kg-1。若要將0.6 kg且位於其熔點的冰熔化，需要多少能量？A.B.C.D.指引 : 下列(49)題目中，每題均由兩敘述句組成。考生應先判斷該兩敘述句是否正確；若兩敘述句均屬正確，則判斷第二敘述句是否為第一敘述句的合理解釋；然後根據下表，從 A 至 D 項中選出一個正確的答案。第一敘述句第二敘述句A.正正第二敘述句是第一敘述句的合理解釋B.正正第二敘述句不是第一敘述句的合理解釋 C.正誤D.誤正第一敘述句49.的蒸汽對皮膚造成的燙傷比同一溫度的沸水更為嚴重。第二敘述句當蒸汽凝結時，它會吸收大量的汽化潛熱。50.雲南過橋米線是中國的名菜。預備此食物的第一步是製湯：在鍋中放入水和雞隻，用大火將水煮至沸騰，然後轉用小火烹煮，使湯維持沸騰兩小時。(a)解釋為何不斷向沸騰的湯加熱，湯的溫度仍維持不變。(2分)(b)(i)小火的輸出功率為 500 W。若 60% 的供應能量散失於週圍環境，計算在加熱兩小時後，汽化了的湯的質量。設湯的汽化比潛熱為 2.52 106 J kg-1 (3 分)(ii)解釋為甚麼不適宜用大火維持湯沸騰。(1分)D.加熱 / 冷卻曲線筆記物體的加熱 / 冷卻曲線 (溫度-時間圖) 中，1.斜線的斜率反比於物體的比熱容量 (或 熱容量)，2.水平線的時間表示物體的狀態正在改變，而溫度不變。3.水平線的長度正比於物體的比潛熱。練習51.質量相等的兩個固體 C 和 D 用相同的發熱器分別加熱。上圖顯示兩物質的溫度與時間關係線圖。下列各項敘述，哪些是正確的？(1) C 的熔解比潛熱比 D 的小(2) C 的比熱容量比 D 的小(3) C 的熔點比 D 高A.只有 (2)B.只有 (3)C.只有 (1) 和 (2)D.只有 (2) 和 (3)52.上圖顯示某物體的冷卻曲線，物體初時是呈液態的。物體的溫度於 AB 時段維持不變。下列各項有關物體於 AB 時段的敘述，哪些是正確的？(1)物體不斷散失能量到周圍環境中。(2)物體內分子的平均勢能不斷減少。(3)物體放出潛熱。A.只有 (1)B.只有 (2)C.只有 (1) 及 (2)D.(1) 、(2) 及 (3)53.將某分量且經敲碎的固態物質加熱，上圖顯示該物質的溫度和時間的關係。若利用同一發熱器將分量較多的該固態物質加熱，下列哪個線圖 (以虛線表示) 最能顯示物質溫度的變化？23/31中三物理下學期熱力學筆記及練習A. B. C. D. E.有關比潛熱的混合1.將兩物質完全混和，低溫一方吸收的能量等於高溫一方失去的能量。2.將兩物質完全混和，它們的最終溫度相同。例題3.求以下各情況中被轉變(熔解/汽化)物質的質量。(a)一在其熔點的物質而熔解比潛熱為1.4 105 J kg-1的物質被輸入28 kJ的能量。(b)輸入600 kJ的能量至0oC的冰。(c)0oC的冰被400 W的電熱器加熱4分鐘。(d)100 oC的水被750 W 的電水煲加熱半小時。29/31中三物理下學期熱力學筆記及練習題解4.(a)E = mL，28 000 = m 1.4 105，m = 0.2 kg(b)E = mL，600 000 = m 3.4 105，m = 1.76 kg(c)E = Pt = mL，400 4 60 = m 3.4 105，m =0.282 kg(d)E = Pt = mL，750 30 60 = m 2.3 105，m =0.587 kg5.求以下各轉變所需的能量。(水的熔解比潛熱為3.4 105 kg-1，汽化比潛熱為2.3 106 J kg-1，水的比熱容量是4200 J kg-1 oC-1。)(a)將 0.5 kg 的0oC冰熔解。*(b)將 3 kg 的0oC冰轉變至 20oC的水。(c)將2 kg 的100oC水汽化。*(d)將4 kg 的70oC水汽化。題解5.(a)E = mL = 0.5 3.4 105 = 1.7 105 J(b)E = mL + mcT = 3 3.4 105 + 3 4200 (20 0)= 1 272 000 J = 1 272 kJ(c)E = mL = 2 2.3 106 = 4.6 106 J(d)E = mcT + mL = 4 4200 (100 70) + 4 2.3 106= 9 704 000 J = 9 704 kJ*6.一個發泡膠杯內盛有 70 oC的水 0.5 kg。現將 0.2 kg熔解中的冰塊放進水內。（設它們混合後為溫度t oC的水。）(a)求水所失去的能量。(b)求冰吸收的能量。(c)求 t 的值。題解6.(a)水失去的能量 =0.5 4200 (70-t)(b)冰吸收的能量 = 0.2 340000 + 0.2 4200 t(c)水失去的能量 = 冰吸收的能量0.5 4200 (70-t) = 0.2 340000 + 0.2 4200 t147000 68000 = (2100 +840) tt = 27 oC7.一個膠杯內盛有 35 oC的水 0.4 kg。現將 0.3 kg熔解中的冰塊放進水內。（設它們混合後有 m kg溫度0 oC的冰。）(a)寫出熔解的冰重量。(b)求冰吸收的能量。(c)求水所失去的能量。(d)求 m 的值。題解7.(a)熔解的冰重量 = 0.3 - m(b)冰吸收的能量 = (0.3 m) 340000(c)水失去的能量 = 0.4 4200 3 5(d)水失去的能量 = 冰吸收的能量0.4 4200 35 = (0.3 m) 340000340000 m = 102000 - 58800m = 0.13練習54.3 kg 處於 40 的水與 9 kg 處於 70 的水混合，求混合後的溫度。55.要將一杯 1.5 kg 處於 40 的水降溫至 0，需要放入多少質量的 0 冰？56.4 kg處於 0 的冰與 6 kg 處於 20 的水混合，最後得出一杯冰水。求鎔解了的冰的質量。*57.1 kg 處於 0 的冰與 10 kg 處於 50 的水混合，求混合後水的溫度。*58.要將一杯 3 kg 處於 40 的水升溫至 70，需要放入多少質量的 100 的水蒸汽？*59.一個發泡膠杯內盛有 45 oC的水 0.6 kg。現將 0.1 kg熔解中的冰塊放進水內。求冰和水混合後的溫度。(4分)*60.6 kg 處於 0 的冰與 1 kg 處於 100 的水蒸汽混合，它們混合後都變成水，求混合後水的溫度。61.一發泡膠杯內盛水0.7 kg，其溫度為 。現把一塊質量為0.8 kg且正在熔解中的冰塊放進杯內。把混合物攪拌後， 0.1 kg 的冰塊熔解，而水的溫度變為 。下列各方程中，哪一條可以用來求冰的熔解比潛熱 L ？A.0.7 4200 25= 0.1 L + 0.1 4200 5B. 0.7 4200 25 = (0.8 0.1) L C. 0.7 4200 25 = 0.8 LD. 0.7 4200 25 = 0.1 L 62.某杯果汁的質量為0.6 kg，溫度為 。果汁的比熱容量為4100 J kg-1 K-1。若要將該杯果汁的溫度降低至 ，最少要在果汁中加入多少 的冰塊？（註：冰的熔解比潛熱 = 3.34 10 J kg-1）A.0.98 kgB.0.74 kgC.0.63 kgD.0.35 kg*63.一發泡膠杯內盛水0.5 kg，其溫度為 。現把一塊質量為0.01 kg且正在熔解中的冰塊放進杯內。把混合物攪拌後，冰塊完全熔解，而水的溫度變為 。下列各方程中，哪一條可以用來求冰的熔解比潛熱 L ？A.0.5 4200 3 = 0.01 LB.0.5 4200 3 = 0.01 L + 0.01 4200 67C.0.5 4200 70 = ( 0.01 L 0.01 4200) 3D.0.5 4200 3 = 0.01 L + 0.01 4200 67*64.一絕緣容器內盛水 x kg ，其溫度為 。現將一塊質量為 0.12 kg 且正在熔解中的冰塊放進容器內。輸入 45 000 J 的能量後，混合物質為 的水。求 x 的值。（冰的熔解比潛熱 = 3.3410 J kg，水的比熱容量 = 4200 J kg-1 K-1 。）A.0.52B.0.43C.0.19D.0.17F.量度比潛熱實驗筆記1.量度固體熔解比潛熱的對照實驗提高實驗準確性的方法：(a)對照實驗的裝置與原本的實驗一樣，但電熱器並沒有插上電源。(b)對照實驗是用來量度因外界環境而熔解的冰重量。(c)使用敲碎的冰塊，(d)使用熔解中的冰塊，(e)將整個浸沒式電熱器浸沒在冰塊中，(f)在關掉電源後待冰塊停止熔解後才量度熔解掉的冰的重量。2.量度液體汽化比潛熱的實驗提高實驗準確性的方法：(a)使用沸騰中的液體，(b)將整條發熱線浸沒在液體中(c)用棉花包裹燒杯(d)在關掉電源後待液體停止沸騰後才量度汽化掉的液體的重量。練習65.上圖裝置可用來量度冰的熔解比潛熱。下列各項措施，哪一項不能提高實驗的準確性？A.在實驗進行時不斷攪拌冰塊B.使用敲碎的冰塊C.使用熔解中的冰塊D.將整個浸沒式電熱器浸沒在冰塊中66.上圖裝置可用來量度液體的汽化比潛熱。下列各項措施，哪一項可提高實驗的準確性？A.在燒杯上加蓋B.用較短電線連接電熱器和電源C.設立一個對照實驗(即電熱器不連接電源)D.將整條發熱線浸沒在液體中(第67至70題)下圖裝置可用來量度液體的汽化比潛熱。67.當液體沸騰時，記下秤的讀數。過了300 s，秤的讀數減少了0.03 kg。電熱器的輸出功率為 180 W。若供應的能量有 25 % 散失到周圍環境，求液體的汽化比潛熱。A.1215 J kg-1B.5201 J kg-1C.4.7 105 J kg-1D.1.4 106 J kg-168.當液體沸騰時，記下秤的讀數。過了600 s，秤的讀數減少了0.06 kg。電熱器的輸出功率為 180 W。若液體的汽化比潛熱為 1.35 106 J kg-1 ，求散失到周圍環境的能量佔供應能量的百分比。A.75 %B.67 %C.33 %D.25 %69.下列各項措施，哪些可提高實驗的準確性？(1) 將整條發熱線浸沒在液體中(2) 在實驗進行時不斷攪拌液體(3) 用棉花包裹燒杯A.只有 (1)B.只有 (3)C.只有 (1) 和 (3)D.只有 (2) 和 (3)70.下列各項因素，哪些會引致實驗所得的結果高於 Lv的真確值？(1)部分蒸發的水蒸氣的溫度高於 。(2)燒杯內部分水點因沸騰而濺出燒杯外。(3)有部份能量散失到周圍環境中。A.只有 (1)B.只有 (2)C.只有 (1)和 (2)D.只有 (1) 和 (3)71.圖 3一學生利用圖 3 所示的儀器量度冰的熔解比潛熱。他利用一 600 W 的浸沒式發熱器來熔解某數量的冰。(a)繪一圖顯示這些儀器應如何安裝以進行該實驗。(3分)(b)實驗所得的數據如下：電子磅的最初讀數 = 0.36 kg電子磅的最後讀數 = 0.71 kg浸沒式發熱器開動的時間 = 3 分鐘計算冰的熔解比潛熱。(3分)(c)實驗中所用的冰塊為什甚要敲碎？(2分)(d)一老師批評這實驗所得的結果並不準確。她指出須安裝一個對照實驗，方能提高實驗的準確性。(*號分題有 1 分為傳意分數)*(i)描述這對照實驗應如何安裝，並解釋它的作用。(5分)(ii)在安裝了對照實驗後，該學生重複以上實驗。這次求得的熔解比潛熱應較 (b) 部所得的為大還是為小？試加以解釋。(2分)物理熱力學工作紙答案第一章：熱與內能1.熱是指因為溫度相差而傳導的能量。2.能量以焦耳(joules)為單位，從高溫物體傳到低溫物體。3.能量守恆(conservation of energy)- 是指能量不會被消滅或創造。4.熱只是轉化成不同的能量。5.物體的內能是所有粒子的動能和位能(勢能)的總和。動能是由分子運動所產生的能量；位能是來自粒子之間的力。6.當物體的温度升高，粒子運動加劇，它的平均動能上升。當物體改變時，粒子間的距離改變，粒子間的距離增加，勢能就會增加。7 10 : CADC,11 : C,12.(a)10 800 J(b)360 000 J 或 360 kJ13.(a)20 W(b)150 W14.(a)5 oC(b)30 oC15 20 : D, CDCDA,21.(a)4200 0.4 ( t - 30 )(b)4200 0.2 ( 60 - t )(c)40 oC22.(a)4200 5 ( t - 35 )(b)4200 15 ( 55 - t )(c)50 oC31/31中三物理下學期熱力學筆記及練習23.(a)吸收的能量= 水的比熱容量 質量 溫度增加 = 4200 0.6 ( 25 - 15 ) = 25 200 J(b)失去的能量 = 水的比熱容量 質量 溫度減少 = 4200 m ( 85 - 25 ) = 252 000 m(d) 15 oC的水所吸收的能量= 85 oC的水所失去的能量 25 200= 252 000 m m = 0.1 kg24.55 oC25.(a)這是為了增加肉片與湯的接觸面，以提高加熱的效率。 1A(b)因為油是好的熱絕緣體， 1A油層可減少在其下的湯的能量散失。 1A(c)設可將 n 塊肉片加熱至 。假設沒有能量散失至週圍的環境。 1A湯散失的能量 = 肉片