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新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)

熱是一種能量,經由摩擦、通電、燃燒及太陽熱能等方式,都可以使物質溫度

上升、變熱等現象。

遠古時候,除了太陽的熱,木材燃燒也是活中熱的來源之一。

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有些物質受熱後型態或性質會產生變化

例如 :   雞蛋、麵粉製品、玉米

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有些物質受熱後型態會產生變化,但性質不變,一旦冷卻會恢復原狀

例如 :   巧克力、奶油

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物質受熱後,因為溫度升高,不僅型態會改變,有的連性質都改變。

 

大部分的固體、液體、氣體受熱時,體積都會澎脹變大。冷卻時,體積會收縮

變小,我們稱之為「熱脹冷縮」。

 

「熱脹冷縮」​​​​​​例如   : 

加熱後固體的銅球體積變大不能再通過銅環。(或再加熱銅環讓銅球通過)。

緊緊卡住的兩個杯子打不開的時候,可浸泡熱水,就可以打開。

液態酒精溫度計 受熱後體積變大 ,指示 度數升高 。

(讀取溫度計的刻度時 ,眼睛要平視酒精液柱的頂端 ,讀取才正確。)

錐形瓶內的空氣受熱膨脹,會把氣球撐大 。

固態、氣態、液態都會有「熱脹冷縮」的現象產生。

物質加熱後,顏色、形狀、體積都有可能發生變化

家裡面的磁磚,每一片之間都留有空隙,是要預防熱脹冷縮產生龜裂。

 

佑孳夏令營平溪放天燈的活動

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佑孳夏令營平溪放天燈的活動,也是因天燈內的空氣受熱膨脹,空氣變輕,天燈

也就自然往上升了。

 

「熱脹冷縮」氣體變化是​​​​​​最明顯的。

熱的傳播   :   固體--傳導

銅棒加熱--接近酒精燈加熱處的奶油會先融化 。

奶油由   C---B---A---D   距離近至遠,依序的融化。

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熱經由物質,會從高溫傳到低溫處,這種方式稱為傳導。

 

應用實例

橋梁的伸縮縫

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鐵軌的伸縮縫

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夏天金屬受熱傳導快

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鐵軌的伸縮縫,是為了怕夏天天氣熱,鐵軌因而膨脹變形。

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高壓電塔--輸配電纜線間距長度

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媽媽的炒菜鍋,大都是金屬做的,是為了增加熱傳導速度 。

 

熱的傳播   :   液體--對流

觀察熱對流實驗,可加入碎茶葉可較方便觀察清楚 。

液體受熱會產生對流方式,由高溫處傳到低溫處 。

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液體受熱上升,溫度低的液體會下降,持續加熱時會不停的循環流動,這種方式

我們稱之為「對流 」。

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將碎茶葉放進熱水後,在燒杯底部左側加熱,發現碎茶葉先往上再往右側移動。

 

使用酒精燈應注意事項

1   酒精燈內的酒精裝約(1/2--2/3)瓶,太少時有可能會燃燒酒精蒸氣,造成爆炸 ; 太多時  

      可能溢出,造成危險。

2  不夠時用漏斗來添加,使用前先調整燈蕊長度,燈蕊露出不超過1公分。

3   以火柴或打火機來點燃酒精燈,不可用酒精燈互點。

4   酒精燈不使用時,不可用口吹熄,必須用酒精燈罩蓋熄。

5  用酒精燈罩蓋熄時,從火源側面45度角將燈罩對準火源蓋熄。(不可從上方)

6   剛蓋熄酒精燈時,不可馬上旋緊燈蓋,以  免熱脹冷縮後,事後燈罩無法順利旋開。

7   若酒精燈不慎溢出燃燒時 ,必須儘速以溼抹布蓋熄。

 

氣體和液體一樣都會流動,以下是空氣「熱對流」實驗   :   

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佑孳自然動手做--今天五年級第三章節上的是熱的傳播,而熱的傳熱的方式  :

傳導--是固體主要傳熱的方式,由溫度高的地方傳到溫度低的地方。

對流--液體和氣體受熱會上升,同時引起較冷的液體氣體下降,不停的循環

                    稱之為液態氣態的對流。

輻射--不需要透過任何的介質,就能傳熱,這種方式稱之為輻射,此種傳播

                    方式,會受到不透光的物體阻擋。

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今天我們用驗來驗證 :  氣態液態熱傳播方式相同,以熱對流循環。     

驗器材   :  一 盆加熱的熱水一盆加冰的冷水和數個廣口瓶

我們將廣口瓶裝入藏香的,輪流置於加冰塊的冰水盆熱水盆中。

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我們把充滿煙的熱瓶,放置於冷瓶下,發現煙會產生對流往上升起。

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我們把充滿煙的熱瓶,放置於冷瓶上,發現煙不會往上移動。

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如果在空的瓶口套上一個氣球,浸入熱水中,可以讓氣球鼓起來。

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首先充滿煙的廣口瓶置入熱水中

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另一廣口瓶則放入冰水

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我們觀察到氣態的對流,底層熱空氣的煙和上層冷空氣產生對流。

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我們交互替換冷瓶與熱瓶煙的位置再次實驗

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我們發覺下層冷空氣的煙與上層熱空氣不能產生對流

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我們實驗得知   :  當液態或氣態部分受熱時,體積會膨脹,密度會減少,逐漸

上升,其位置由周圍溫度較低,密度較大的物質補充之,如此循環稱對流

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空氣對流原理的應用,在於綠能建築更彰顯其重要性

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觀察空氣對流實驗的得知 :   

當熱瓶在上、冷瓶在下,若煙霧在熱瓶中,則煙霧靜止不動。

當熱瓶在上、冷瓶在下,若煙霧在冷瓶中,則煙霧靜止不動。

當冷瓶在上、熱瓶在下,若煙霧在熱瓶中,則煙霧產生對流上升。

當冷瓶在上、熱瓶在下,若煙霧在冷瓶中,則煙霧產生對流下降。

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太陽不需要透過任何的介質,就能傳熱,這種方式稱之為「輻射」,此種傳播

 方式,會受到不透光的物體阻擋。

輻射傳熱可能被物體所阻擋,例如   

露營時靠近營火感覺熱,手靠近燈泡感覺燙,站在樹蔭下輻射熱經物體阻擋。

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保溫與散熱  :   

熱會透過傳導、對流或輻射等方式傳播,只要減緩或阻隔熱的傳播,就可達到

「保溫效果 」

熱會透過傳導、對流或輻射等方式傳播,只要加快熱的傳播,就達到「散熱效果 」

加熱快的傳播,也可以讓熱更快的流失,達到散熱的效果。

鋼杯比陶瓷杯傳熱快,所以鋼杯的保溫效果差。

昂貴的保溫瓶,具有良好的保溫效果,但也不能永久讓溫度保持不變。

裝冰棒的保麗龍盒保溫效果愈好,冰棒愈不容易融化。

雖然保麗龍熱傳導差,也不能用保麗龍杯泡茶,因保麗龍遇熱會釋放出毒素,

長時間食入累積恐對人體有致癌風險

 

本章節重點提示 :   

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)冬天分別坐在鐵椅子、木椅子上,會感覺坐在木椅子上較溫暖。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)被壓凹的乒乓球,泡入熱水中,就可以恢復原狀。( 乒乓球內的空氣膨脹 )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)在裝有水的錐形瓶瓶口塞入插有細玻璃管的塞蓋,再將玻璃瓶放入熱水中,會發現

          管內的水位會上升。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)將氣球套在空錐形瓶口,把錐形瓶先浸入熱水中,再浸入冰水中,則將觀察到氣球會

           先膨脹後縮小。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)冰箱拿出來的玻璃瓶,瓶蓋因冷縮的關係,較不容易打開,僅要瓶蓋澆熱水即可。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)要將兩個上下卡在一起的玻璃杯分開,僅要將外面的玻璃杯泡熱水,即可解決。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)不同的物質,熱傳播的速度也不同,其中金屬比非金屬傳播的較快。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)液態與氣態的傳播方式,大多以對流方式進行。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)對著熱湯吹氣,可以增加熱空氣對流,達到散熱的效果。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)鐵的建材較不適合熱帶炎熱地區使用。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)銅球銅環的體積變化實驗裡,原本可通過銅環的銅球,加熱銅球冷卻銅環,則銅球

           不能過銅環。

 

 

生活中散熱物品的應用  :   

屋頂加裝通風球,加快熱空氣上升,增加空氣對流,室內較涼爽。

把冰敷袋置於撞傷部位,利用熱傳導方式來降溫,達到消炎、止痛的效果。

冷氣機裝置於室內的上方,達到空氣對流的效果。

暖氣機裝置於室內的下方,達到空氣對流的效果。

 

綠能建築

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綠能建築--德國柏林火車站

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本章節重點提示:

熱有三種傳播方式

可分為傳導   對流   輻射

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 炎炎夏日出門撐傘,是利用什麼作用 ?   (   ㄇ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 太陽的熱會用甚麼方式傳到地球 ?   ( )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 夏天的燙人柏油路面?   ( )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 操場的跑道,在夏天變的很燙()。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)   冬天的時候,靠近火爐會覺得溫暖 ?   (ㄇ  )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)   深色的衣服,對太陽的 ( ㄇ )較好。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 壺水沸騰?   (      )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 燙傷時,趕快浸泡或沖冷水,是考慮什麼作用 ?   (   ㄆ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 夏天時打開頂樓氣窗是為了增加什麼作用 ?   (      )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 冷氣機裝在上方,是考慮什麼作用 ?   (   ㄆ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 電暖器是利用什麼作用,使房間變暖  ?     (   ㄆ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)夏天用扇子 來搧風     (   ㄆ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)茶葉在燒開的熱水滾動     (   ㄆ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 鍋子煎魚?    (   ㄅ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 手摸裝熱水的杯子?    (   ㄅ   ) 

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)茶壺的木製握把材質()

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 鐵板烤肉,是利用什麼作用,使肉變熟 ?    (   ㄅ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 坐在鐵椅子上感覺冰涼?    (   ㄅ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 保麗龍盒是利用什麼作用,可保溫或保冷  ?     (   ㄅ   )

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)   保溫袋的泡棉材質,不易將熱(  ㄅ   )出去。

 

   新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)保溫瓶可以減少熱的傳導,但無法永久保持原有溫度。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)廢紙燃燒成灰燼,無法回復成原狀(化學變化)

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然) 奶油受熱溶解, 有冷卻後可以回復原來性質(物理變化)

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)冬天穿色或深色的衣服較易吸收太陽輻射熱,所以比穿白色或淺色保暖。

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)羽絨外套或毛帽纖維形成空隙,可以把空氣保持在空隙內,達到保暖效果

 新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)減緩熱的傳播速度,可以保溫。增加熱的傳播速度,就可以有散熱效果

 

下列物品那些是為隔熱而設計   ?   那些為傳熱而設計  ?     

ㄅ杯墊   ㄆ布做的手套   ㄇ咖啡壺的壺身   ㄈ水壺的把手   ㄉ快炒鍋的鍋身   

ㄊ快炒鍋的把手

1 為傳熱而設計(ㄇ   ㄉ   )              2為隔熱而設計(ㄅ   ㄆ ㄉ   ) 

 

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)我們冬令營到龍潭吃火鍋時,那些食物加熱後會有改變 ?    

       青菜、豆腐、肉片、蛋、玉米(顏色、形狀體積、軟硬度)

 

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)固態、液態、氣態體積遇熱都有(熱脹冷縮)原理,唯獨冰是屬(冷漲熱縮)。

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)第一支溫度計於1592年義大利科學家伽利略,利用帶顏色的水(冷漲熱縮)而製成。

熱脹冷縮夏天汽車輪胎不要充太飽,避免爆胎。

                                          凹陷的乒乓球利用熱水恢復原狀。

                  鐵軌的伸縮縫、橋梁的伸縮縫、高壓電電纜線,須注意熱脹冷縮。

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)固態、液態、氣態受熱都會膨脹,但以固態受熱膨脹較不明顯。

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)水銀溫度計是利用熱脹冷縮現象所做的設計。

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)熱的傳導是高溫傳到低溫,電流是高壓流到低壓,水流也是高處流往低處。

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)套有氣球的錐形瓶、套有細玻璃館的錐形瓶,可以依氣球大小玻璃館水位

      高低來判斷受溫度的高低

新竹市安親班-熱對物質的影響自然實作(6上自然)將 60 毫升熱水倒入70 毫升的溫水瓶中,瓶中的水溫會因熱對流而增高。

 

1  請列舉三種日常所見熱漲冷縮的範例

 

2  請同學說明在進行氣態 對流實驗時,應注意事項? 

  

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