热量与比热(2)

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1、2-562-2 熱量與比熱觀念觀念1 1 熱量1.熱量：在溫度不同的物體間所傳遞 熱 的多少，稱為熱量，是能量 得一種形式。2.熱量的單位：(1)卡(cal)：使質量 1 1 公克的 純水 ，溫度升高 1 所吸收的熱量，稱為1 卡路里 ，簡稱為1卡。(2)仟卡(kcal)：使質量 1 公斤的純水，溫度升高 l 所吸收的熱量，稱為仟卡或大卡。lkcal 10OO cal使質量1公克的純水上升1000的熱量 1仟卡，因為水達到沸點(100以上)後即不再是水，而是水蒸汽。3.熱量的計算(純水)： (1) 【公式】 熱量變化質量溫差 (只適用於純水) 【單位】 卡cal 公克g () 例：以酒精燈加熱

2、200公克的水，若溫度從16上升至23，則需吸熱 1400 卡。例：以酒精燈加熱200公克、16的水，若供應1400卡的熱量，則最後水溫為 23 。例：200公克的水，若溫度從23下降至16，則 放 熱 1400 卡。2-57(2)水溫上升的原因是因為 吸收 熱量，而熱量的來源可能是由太陽、可能是由瓦斯爐、可能是由任何其他高溫的物體。若熱源每分鐘供應之熱量為(100)卡，加熱時間(5)分鐘，則在時間內供應之總熱量為 500 卡。【公式】由(1)(2)： 例：以一每分鐘供應熱量100卡之酒精燈加熱200克水時，若加熱14分鐘可使水溫從16上升至 23 。例：以酒精燈加熱200公克水14分鐘，可讓

3、水從16上升至23，則此酒精燈每分鐘可供應 100 卡熱量。4.食物消化後所提供的熱量：(1)每公克脂質可產生 9 仟卡的熱量。(2)每公克醣類可產生 4 仟卡的熱量。(3)每公克蛋白質可產生 4 仟卡的熱量。註：1卡4.18焦耳(焦耳也是熱量的單位)1焦耳0.24卡EXAMPLEEXAMPLE1.容器內有水2.4公升，溫度為20，若吸收48000卡的熱量，則溫度上升至 40 。2-58質量0.3公斤的水由10升至20共吸熱 3000 卡。容器中的水獲得熱量9000卡後，溫度由28升高到78，則容器中有水 180 克。小美總共吃進熱量為390大卡的食物，請問這些熱量可以使 7.8 公斤的水從0

4、加熱至50。2.20公克、80的熱水與60公克、20的冷水互相混合，若沒有熱量損失，達到熱平衡時的溫度為 35 。將50公克80的熱水和150公克20的冷水混合，若隔熱良好，無熱量散失，則平衡溫度為 35 。甲杯盛有35、60公克的水，乙杯盛有78、40公克的水，則2-59兩杯水混合後水溫 52.2 (假設無熱量散失)，熱水放熱1032 卡。宜凡將30公克的熱水與公克的冷水混合後，沒有熱量損失，所得關係如右，則： (1)冷水的初溫為 20 ，熱水的初溫為60 ，達熱平衡時的溫度為 50 。(2)冷水吸收熱量 300 卡，熱水放出熱量 300 卡。(3)冷水的質量為 10 公克。3.將一杯80公

5、克、20的水和一杯40公克80的水混合後，若混合後溫度為38，則有 240 卡散失到空氣中。將50公克80的熱水和150公克20的冷水混合，若末溫為30，則散失的熱量為 1000 卡。4.有一定量、溫度為14的水，用發熱量均勻的熱源加熱2分鐘，得水2-60溫為18，10分鐘後測得水溫為34，則加熱5分水溫變為 24 用同一熱源，每分鐘供熱相同，連續加熱原為20的某液體6分鐘，溫度上升到30，若再繼續加熱9分鐘(未達沸騰)，則溫度會上升到 45 。用發熱量每分鐘200卡的瓦斯爐燒開水，裝進去的冷水為20，燒40分鐘後，水溫可達100，則：(1)冷水質量為 100 公克；(2)最初加熱20分鐘後，

6、水溫可達 60 。今欲將30g、30的水加熱至70，則：(1)需吸熱 1200 卡。(2)若熱源每分鐘加熱200卡，則需要加熱 6 分；(3)若是將水煮熱至沸騰(100)，則需要再加熱 4.5 分。酒精燈每分鐘供應200卡，使水100公克由20上升到50，需要吸收 3000 卡的熱量，又若要達到100，要加熱 40 分鐘。2-61以穩定的熱源將20、30毫升的水加熱倒80需要30分鐘，則水吸收熱量 1800 卡，若要將水加熱到沸騰，還需要加熱 10 分鐘。佳奇欲了解水溫變化和加熱時間的關係，以燒杯裝100公克的水，在一大氣壓下均勻加熱，每2分鐘以溫度計測量水溫一次，結果如下表。假設熱源供應維持

7、不變，則按表鐘數據推測，加熱幾分鐘後此杯水可到50？ 50 分鐘。EXERCISEEXERCISE( B)1.下列四項性質中，何者是無法測量出來的？ (A)冷熱的變化(B)熱含量的多少(C)熱含量的變化(D)溫度的高低。( A)2.熱是物質還是能量？(A)能量(B)物質(C)同是能量和物質(D)不是能量也不是物質。( A)3.有關熱量的敘述，下列何者錯誤？ (A)熱量是一種會流動的物加熱時間(分)0246810溫度()20.021.523.124.62627.52-62質(B)吸收熱量可能會使物體溫度上升(C)可藉雙手摩擦產生熱量(D)放出熱量可能會使物體溫度下降。( C)4.下列關於物質所含

8、熱量的各項敘述何者正確？(A)0、1公克的水所含熱量為1卡(B)0、1公克的冰塊所含熱量為零(C)1、1公克的水較0、1公克的水多出1卡熱量(D)1、1公克的冰塊所含熱量為1卡。( C)5.(甲)4、1公克的水含4卡的熱量(乙)使1公克的水上升1000所需熱量為1仟卡(丙)1公克、4的水比0時多4卡(丁)使1公克的水上升1需熱量1卡。以上正確者為 (A)甲丙丁(B)乙丙丁(C)丙丁(D)甲乙丙丁。( A)6.1公克的甲烷，完全燃燒可提供13000卡的熱能，若有90逸散，其餘的熱能可使130公克25的水上升多少？ (A)10(B)20 (C)30(D)40。( C)7.50g的水溫度由75變化到

9、50，則水 (A)吸收2卡(B)放出6.25103卡(C)放出1.25103卡(D)吸收1.25103卡 的熱量。( B)8.有關質量5公克，溫度10的水，下列敘述何者正確？ (A)具有50卡的熱量(B)溫度升高到20，需吸收50卡的熱量(C)比質量10克，溫度10的水少含50卡的熱量(D)溫度下降到0，體積會一直縮小。( B)9.若有一熱源5分鐘內可供熱量200卡，則加熱10分鐘後可使質量50g的水溫度升高 (A)10(B)8(C)5(D)2。( B)10.有關質量1克，溫度1的水，下列何者正確？ (A)具有1卡的熱能(B)溫度升高到2，需吸收1卡的熱(C)比質量2克，溫度1的水多含1卡的熱

10、能(D)若供熱150卡，則溫度上升到150。( C)11.使1公克的水溫度上升1，所需要吸收的熱量為1卡，如果一杯2-6350克的水吸熱後，溫度由25上升至50，則再提供750卡的熱量，可以使該杯水上升至幾？(A)40(B)60(C)65(D)75 。( B)12.一杯60公克30的水倒入另一杯40公克80的水中，假設熱量無損失，則當達到熱平衡時，末溫最接近幾？(A)55(B)50 (C)40 (D)35。( C)13.一杯60公克30的水倒入另一杯40公克80的水中，假設熱量無損失，則當達到熱平衡時，就熱量傳播的過程而言，下列敘述何者正確？(A)40公克的水吸收熱量1200卡(B)60公克的

11、水放出熱量1500卡(C)60公克的水吸收熱量1200卡(D)40公克的水放出熱量1500卡。( C)14.若將一個裝有2000公克、9O熱水的鋁製水壺，放在平均氣溫25的庭院中，當鋁壺與周圍空氣達熱平衡時，則壺中的水大約會放出多少熱量？ (A)1.3104(B)5.0104卡(C)1.3105卡(D)5.0105卡。( C)15.質量500公克的水升高20，與質量200公克的水升高 (A)25(B)40(C)50(D)60 所需的熱量相同。( C)16.作冷、熱水的混合實驗，將40公克80的熱水與60公克20的冷水混合，最後水溫達38時不再變化，則混合過程中散失到空氣中的熱量有多少卡？ (A

12、)0(B)360(C)600(D)1200。( A)17.將燒杯每次分別裝40公克、60公克、80公克同溫的冷水，若在同一電爐上加熱5分鐘且均未達到100，結果溫度最高的是 (A)40公克的水(B)60公克的水(C)80公克的水(D)一樣多。( D)18.承上題，加熱後，所增加的熱量何者最多？ (A)40公克的水(B)60公克的水(C)80公克的水(D)一樣多。( B)19.使1公克的水溫度上升華氏一度所需的熱量為 (A)1卡(B)5/9卡2-64(C)9/5卡(D)5卡。( B)20.三隻條件均相同的試管中，分別盛有甲管：10g、0的純水，乙管：20g、15的純水，丙管：30g、30的純水，

13、再以發熱率同為每分鐘120卡的三瓦斯爐，分別同時均勻加熱，若能量不消耗時，則最慢達到50的水溫是 (A)甲管(B)乙管(C)丙管(D)同時到達。( C)21.用發熱量均勻的瓦斯爐燒開水，容器裝有冷水l5，燒34分鐘後水溫恰到達100，那麼最初燒20分鐘時，水溫應為 (A)不一定(B)85(C)65(D)25.5。( B)22.下表是運動與所消耗熱量的對照表，帥哥新以下列的方式各運動1小時，何者消耗的熱量最多？(A)以每小時18公里的速率騎腳踏車(B)以每小時16公里的速率跑步(C)以每小時6公里的速率快步走(D)以每小時5公里的速率步行。23.40公克的水由15升高至85，則需熱 2800 卡

14、，以此熱量供給70公克同溫度的水，則可升至 55 。24.甲、乙兩杯不同質量的水，以同一熱源各加熱5分鐘，結果甲杯溫度由24變為34，乙杯溫度由24變為28，已知乙杯水質量為100公克，則甲杯水的質量為 40 公克。2-65實驗實驗2-22-2 熱量和水溫變化的關係【目的】探討熱量和溫度的關係【步驟】1.燒杯內裝100g的水，將溫度計懸掛在鐵架上並伸入燒杯內，測量水溫，以酒精燈加熱，每隔2分鐘記錄水溫於下表(一)中。2.燒杯內改裝200g的水，重複步驟1.之操。【結果】【問題與討論】1.以加熱時間作為橫座標，水溫變化為縱座標，請將上表繪成關係圖。2.溫度計為什麼要懸吊在水中？加 熱 時 間(分

15、) 水 量(毫升) 0246810100毫升水溫度222732374247溫度變化0510152025200毫升水溫度2224.52729.53234.5溫度變化02.557.51012.52-66溫度計汞球放在杯底有何不妥？溫度計懸吊在水中才能真正測出水的溫度，若把溫度計汞球放在杯底加熱而直接傳熱給溫度計，造成溫度測量值的誤差。3.相同水量，水溫變化與加熱時間是否成正比，如果沒有，why？水溫變化和加熱時間成 正 比。若沒有，可能是下列因素：加熱酒精因 氣流 不穩定造成火焰忽大忽小，和杯底的距離不一定，加熱的燒杯不同、隔熱情形不同、環境氣溫不同等。4.相同加熱時間，水溫變化與水的質量是否成反比？如果沒有，why？水溫變化與水的質量成 反 比。如果沒有，原因和上題相同。5.加熱10分鐘，水100毫升共吸收多少卡熱量？水200毫升共吸收多少卡熱量？如果兩者吸收熱不同，why？加熱10分鐘，兩者吸收熱量 相同 ，皆吸收了 500 卡。如果不同，原因和前兩題相同。EXAMPLEEXAMPLE1.右圖為200公克的水所加熱量與加熱時間的關係曲線，若加