冷暖天地11温度计的设计原理试验1温度计的制作原理.docVIP

4-1-1 溫度計的設計原理　　　　 實驗4-1 溫度計的製作原理 4-1-2 溫標的制定與換算 實驗4-2 水溫變化和加熱時間、水質量的關係 4-3-1 比熱的意義 實驗4-3 不同物質加熱後的溫度變化 4-3-2 比熱的性質 4-4-1 熱的傳播方式 實驗4-4 熱的傳播 4-4-2 熱傳播的應用 4-5-1 熱與物質的狀態變化 4-5-2 物質的熱脹冷縮 4-5-3 熱與化學變化 實驗4-5 熱與化學變化 4-5-4 熱對環境的影響 本節中，我將學習到 ■溫度的意義　　　　　　■溫度計的設計原理 將左手放入冰水中，右手放入熱水中，經過一段時間後，兩手同時放入常溫的水中，則左右手的感覺如何？為什麼？ 　 　　生活中，我們都知道利用溫度計測量溫度，但是溫度計的測溫原理是什麼？要如何表示溫度的高低呢？在本章我們將探究溫度、熱量與物質和環境的關係。 4-1-1 溫度計的設計原理 　　夏天時，天氣酷熱難耐；冬天時，天氣寒冷無比，我們表示這種冷暖程度的物理量，稱為溫度。雖然日常生活中，我們可以感覺物體冷暖的程度，但每個人對溫度的感覺差異甚大，為了客觀度量溫度而使用的工具，就稱為溫度計。溫度計的種類非常多，我們常使用的棒狀溫度計，是利用酒精或水銀以測量溫度的液體溫度計，如圖4-1。 　　溫度計為何能測量環境的溫度呢？我們以實驗4-1來探究其原理。 【目的】從水與酒精的熱脹冷縮現象，了解溫度計的製作原理。 【器材】（以組為單位） 項目 數量 項目 數量 試管 2支 酒精燈 1盞 陶瓷纖維網 1個 三腳架 1個 細玻璃管（約50公分） 2支 橡皮塞 2個 鐵架 ( 附鐵夾 ) ( 30公分 ) 1座 燒杯（250毫升） 2個 【步驟】 1. 燒杯裝入約200毫升的水，放置在三腳架的陶瓷纖維網上。 2. 取裝滿紅色工業酒精的試管一支，小心密實的塞上附有細玻璃管的橡皮塞，試管中不可留有空氣，調節橡皮塞的鬆緊，使細玻璃管內的液面略高於橡皮塞，以油性筆在玻璃管上標記液面位置，並放入裝水的燒杯中。 3. 將另一支試管裝滿水，並滴上數滴藍墨水，塞上附有細玻璃管的橡皮塞。調節橡皮塞的鬆緊，使細玻璃管內的液面略高於橡皮塞，以油性筆在玻璃管上標記液面位置，亦放在同一裝水的燒杯中（如右圖）。 4. 用酒精燈加熱約二分鐘，並觀察2支細玻璃管內液面的變化情形。 5. 取另一燒杯裝約200毫升的水。 6. 將步驟4中加熱過的兩支試管以油性筆在細玻璃管上標記液面位置，放入步驟5的燒杯中，並觀察細玻璃管內液面的變化情形。 【問題與討論】 1. 在步驟2、3中，試管內的水與酒精為什麼要裝滿？ 2. 在步驟3中，試管內的水為什麼要滴入數滴紅墨水？ 3. 在步驟4中，試管加熱時，兩支試管的細玻璃管內液面水位變化為何？代表什麼意義？ 4. 在步驟6中，試管冷卻時，兩支試管的細玻璃管內液面位置變化為何？代表什麼意義？ 5. 在步驟2、3中，橡皮塞上為什麼要附上一支細玻璃管？ 　　將分別裝滿水與酒精的二支試管，塞上附有細玻璃管的橡皮塞，並放入熱水中。當試管內的水與酒精受熱時，因為溫度升高，導致體積變大，使細玻璃管內液面位置上升。再將兩支試管從熱水中取出，放入裝冷水的燒杯中，當水與酒精遇冷時，因為溫度下降，導致體積變小，使細玻璃管內液面位置下降。隨著溫度升高，水與酒精的體積逐漸脹大，而膨脹的體積向細玻璃管的中空處流動，使細玻璃管內液面上升；隨著溫度下降，水與酒精的體積縮小，使細玻璃管內液面逐漸下降。此外，由酒精的玻璃管內液面升降高度變化較水大，顯示酒精對環境的溫度改變所產生的體積變化較水的變化大。所以，環境的溫度改變時，酒精的體積變化較水的體積變化靈敏。 　　棒狀溫度計即是利用溫度計內的物質體積隨溫度升降而脹縮的性質測量溫度，而物質的種類影響溫度計的靈敏度，如水與酒精的體積變化靈敏度不同；另外，物質的種類隨著溫度計的測量範圍而有不同的選擇，例如水銀溫度計的測溫範圍約為－38 ℃至356 ℃。 　　生活中其他常見的溫度計，亦可利用物質的某些隨溫度而改變的特性，做為測量溫度的依據。例如液晶溫度計（圖4-2）是利用液晶隨溫度升降而顏色改變的性質製作；耳溫槍（圖4-3）的原理則是利用檢測耳膜內腦部的血管產生的紅外線輻射以測量體溫。 4-1-2 溫標的制定與換算 　　溫度計上的單位刻度，我們稱為溫標。常見的溫標有兩種，一種是攝氏溫標，單位記作 ℃；另一種刻度是華氏溫標，單位記作 ℉。在臺灣地區通用的溫度單位為攝氏（℃）。 　　攝氏溫標的溫度單位制定是以一大氣壓力下，將水的結冰溫度訂為0 ℃，水的沸騰溫度訂為100 ℃，兩刻度間均勻刻畫100等分，以此作為度量基準。　　 　　而華氏溫標的溫度單位制定是在以一大氣壓力下，將水結冰