如
何 透 過 玻 璃 傳 熱?
學
習 目 標
觀 察 玻 璃 如 何 傳 熱。
實
驗 儀 器
|
接
駁 電 腦 之 數 據 收 集 器 |
|
溫
度 感 應 器 兩 個 |
|
膠
紙 /膠 貼 |
實
驗 設 定
將
兩 個 溫 度 感 應 器 分 別 貼 在 窗 戶 的 玻 璃 兩 面 , 一 個 在 室 外 , 一
個 在 室 內 。 因 為 需 要 很 長 的 時 間 才 能 記 錄 到 溫 度 的 變 化 , 所
以 最 好 使 用 能 獨 立 地 做 數 據 記 錄 的 數 據 收 集 器 。 讓 數 據 收 集
器 作 兩 至 三 天 記 錄 後 , 接 駁 到 電 腦 , 再 利 用 軟 件 為 收 集 到 的
數 據 作 分 析。
分
析
|
1.
從 得 到 的 數 據 觀 察 所 得 , 每 一 天 的 溫 度 有 何 改 變 ?
2. 哪 一 個 溫 度 感 應 器 有 較 大 的 溫 度 變 化 ? 請 說 明。
3. 從 所 得 的 數 據 , 你 認 為 熱 是 如 何 透 過 玻 璃 傳 送 的 呢 ?
4. 天 氣 的 情 況 會 如 何 影 響 到 實 驗 的 結 果 ?
5. 可 嘗 試 用 一 個 光 度 感 應 器 同 時 去 監 察 窗 邊 的 光 強 度 。
觀 察 光 度 變 化 與 溫 度 變 化 兩 者 之 間 的 關 係 。
|
結
冰 時 的 水 與 鹽 水
簡
介
這 個 活 動 是 要 觀 察 兩 杯 水 (一 杯 是 普 通 水 , 一 杯 是 鹽 水 ),
在 凝 結 成 冰 時 溫 度 的 改 變 。 這 個 實 驗 最 能 證 明 鹽 是 會 將 水 的 凝
固 溫 度 降 低 的 , 也 可 通 過 這 實 驗 介 紹 潛 熱 等 相 關 理 論 。
實
驗 儀 器
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數
據 收 集 器 及 接 駁 之 電 腦 |
|
溫
度 感 應 器 兩 個 |
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兩
個 水 杯 |
|
食
鹽 |
|
冰
箱 |
步
驟
|
將
兩 個 杯 盛 滿 水 , 水 的 高 度 要 足 夠 浸 著 溫 度 感 應 器 。 用 越
多 的 水 實 驗 所 需 的 時 間 就 越 長 。
在 其 中 一 杯 水 中 加 入 食 鹽 攪 拌 , 直 至 溶 液 達 至 飽 和 (即 不
能 再 溶 解 加 入 水 中 的 鹽 )。 在 杯 上 做 上 記 號 方 便 辨 認 。
預 備 一 張 咭 紙 , 在 上 面 切 出 兩 個 圓 形 , 造 成 咭 紙 封 蓋 。
在 圓 形 中 心 切 出 兩 個 小 洞 , 方 便 放 入 溫 度 感 應 器 , 將 咭
紙 封 蓋 放 在 杯 上 , 以 防 止 水 從 杯 中 濺 出 , 並 提 供 一 個 較
絕 緣 的 環 境 。
將 溫 度 感 應 器 分 別 放 入 杯 中 , 用 橡 膠 圈 固 定 其 位 置 。 最
好 將 溫 度 感 應 器 置 於 中 央 及 沒 有 接 觸 到 邊 沿 的 位 置 。
將 感 應 器 接 駁 到 數 據 收 集 器 , 啟 動 數 據 收 集 器 軟 件 。 將
兩 個 溫 度 感 應 器 所 收 集 到 的 數 據 分 別 標 識 為 「水」 及 「鹽 水」,
確 定 兩 個 溫 度 感 應 器 正 在 記 錄 讀 數 。
將 軟 件 設 定 為 每 分 鐘 記 錄 一 次 。
將 兩 杯 溶 液 同 時 放 進 冰 箱 並 將 門 關 好 , 將 溫 度 感 應 器 的
電 線 小 心 放 好 以 免 將 溫 度 感 應 器 從 杯 中 拉 出 。
開 啟 軟 件 並 開 始 記 錄 數 據 , 將 所 得 讀 數 繪 成 圖 線 。 兩 個
溫 度 感 應 器 所 得 的 溫 度 應 該 是 下 降 的 。
繼 續 實 驗 直 至 兩 個 溫 度 感 應 器 所 得 的 讀 數 一 樣 , 並 且 再
沒 有 變 化 為 止 。
|
討
論 問 題
1.
|
在 清 水 的 圖 線 上
, 觀 察 圖 線 的 斜 率 變 化 , 試 找 出 下 列 不 同 階 段 的 開 始 時
間 及 溫 度 。
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清
水 |
開
始 時 間 |
開
始 溫 度 |
由
室 溫 到 開 始 結 冰 前 |
0分 |
  |
開 始 結 冰 |
  |
  |
開 始 降 至 冰 箱 的 最 低 溫 度 |
  |
  |
在 冰 箱 最 低 溫 度 的 固 定 溫 度 |
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  |
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2.
|
請
解 釋 為 何 在 清 水 開 始 凝 固 前 , 溫 度 下 降 得 很 快 。 但 當 凝
固 時 , 溫 度 卻 相 對 較 穩 定 ?
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3. |
加
了 鹽 的 那 一 杯 水 在 哪 一 個 溫 度 開 始 凝 固 ? 為 何 溫 度 會 比
清 水 低 ?
|
4. |
留
意 在 凝 固 為 冰 時 兩 杯 水 所 得 出 的 圖 線 , 清 水 得 出 的 圖 線
較 平 , 而 鹽 水 得 出 的 圖 線 斜 率 較 明 顯 , 為 何 會 有 這 個 現
象 的 呢 ? ﹝ 提 示 : 暖 水 可 溶 解 較 多 份 量 的 鹽 在 水 中 ﹞
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5. |
如
留 意 圖 線 在 開 始 凝 固 為 冰 時 , 會 發 現 有 一 轉 折 位 , 溫 度
會 先 上 升 一 段 短 時 間 再 下 降 。 試 解 釋 原 因 。
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6. |
試
想 像 當 這 兩 個 樣 本 取 出 來 後 , 在 等 待 杯 中 的 溫 度 回 復 到
室 溫 的 過 程 中 , 杯 中 的 溫 度 會 有 何 轉 變 ? 試 將 你 的 想 法
繪 成 圖 線 。
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7. |
水
的 純 淨 度 會 如 何 影 響 圖 線 的 形 狀 ?
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8. |
試
說 明 鹽 水 的 濃 度 對 結 果 會 有 何 影 響 ?
|
9. |
如
將 實 驗 由 凝 固 成 冰 改 為 加 熱 煮 沸 , 你 估 計 得 出 的 結 果 會
是 怎 樣 的 呢 ?
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10. |
利
用 這 個 實 驗 中 所 得 的 結 果 , 推 算 出 凝 固 成 冰 時 的 潛 熱 是
多 少 ? ﹝ 要 先 知 道 水 的 熱 容 量 ﹞
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教 師 筆 記
整 個 實 驗 所 需 的 預 備 時 間 不 多 , 但 卻 可 能 需 要 數 小 時 才 能
完 成 。 因 此 , 在 之 前 要 先 做 好 計 劃 , 可 在 早 上 開 始 , 下 午 再 查
看 實 驗 結 果 ; 又 或 在 下 午 開 始 , 讓 儀 器 整 夜 記 錄 數 據 , 第 二 天
早 上 再 查 看 。
水
的 純 淨 度 可 能 會 影 響 到 實 驗 的 結 果 。 使 用 樽 裝 水 可 能 比 水 喉
水 有 較 佳 的 效 果 。