I. 熱和氣體(Heat and Gases)
本課題探討熱能與氣體行為的基本原理,幫助學生理解溫度、熱傳遞、物態變化及氣體定律的微觀與宏觀關係。
Instructor
2D Class
- Description
- Curriculum
1. 溫度、熱和內能
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溫度與熱:
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區分「溫度」(分子平均動能的量度)與「熱」(因溫差而轉移的能量)。
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解釋攝氏溫標與絕對溫標(開氏溫標)的轉換,並通過實驗外推法測定絕對零度。
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內能:
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定義內能為系統內分子動能與勢能的總和,分析質量、溫度及物態對內能的影響。
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熱容量與比熱容:
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學習公式 :熱容量與比熱容。
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實驗測量物質的比熱容(如水的比熱容較高對氣候的影響)。
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2. 熱傳遞過程
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傳導、對流與輻射:
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比較三種熱傳遞方式的機制,例如金屬導熱(傳導)、暖氣循環(對流)、太陽能(輻射)。
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用分子運動解釋傳導現象,並探討影響輻射吸收與發射的因素(如表面顏色)。
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應用實例:
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分析保溫瓶的設計如何減少三種熱傳遞。
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3. 物態變化
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熔解與凝固:
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測定熔點與沸點,解釋潛熱(Q=mL)為物態變化時分子勢能的改變。
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區分熔解比潛熱與汽化比潛熱。
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蒸發:
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探討蒸發的冷卻效應(如汗液蒸發散熱),並分析影響蒸發速率的因素(溫度、表面積、氣流)。
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4. 氣體行為
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氣體定律:
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實驗驗證波義耳定律、查理定律及綜合氣體方程。
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應用理想氣體方程解決實際問題(如氣球升空時的體積變化)。
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分子運動論:
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從微觀角度解釋氣體壓強源自分子碰撞,推導 。
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討論理想氣體的假設條件,以及真實氣體在高溫低壓下的近似行為。
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a.溫度、熱和內能(Temperature, heat and internal energy)
b.熱轉移過程(Transfer processes)
c.物態的改變(Change of state)