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愛迪生自然科學第 23 堂範例卷：熱量與熱平衡
本卷練習熱量定義、吸放熱計算、熱平衡守恆、混合水溫與穩定熱源圖表判讀。
愛迪生自然科學第 23 堂範例卷：熱量與熱平衡
我的課程探索段位與個人檔案學習目標
學習目標
1. 知道熱量以卡為單位，水的熱量計算可用 H=mSΔT。
2. 判斷吸熱、放熱與熱量由高溫傳向低溫。
3. 利用熱平衡列式處理混合水溫與熱量散失。
4. 讀取加熱時間、溫度變化圖，連結熱源供熱與水量。
圖示
本堂概念圖
觀念
觀念一：熱量與卡
熱量是因溫度差而轉移的能量，國中熱學常用卡；1 克水升高 1℃ 需吸收 1 卡。
熱量 例題 1
下列性質中何者無法用溫度計測量得知？
熱量 例題 2
若有 100g 的水溫度由 75℃變化到 50℃，則水會吸熱或放熱多少卡？
熱量 例題 3
加熱 500g 的水，由 78℉上升到 105℉，需吸收多少卡的熱量？
觀念
觀念二：吸熱放熱
溫度升高代表吸熱，溫度降低代表放熱；熱量會由高溫物體傳向低溫物體直到熱平衡。
熱量的流動 例題 1
阿翰泡完熱咖啡，加入冰牛奶降溫。幾分鐘後，他發現咖啡與牛奶混合後溫度穩定不變。這 是因為混合液體之間產生了什麼現象？
熱量的流動 例題 2
30℃、25 g 的水與 80℃、40 g 的水，混合後溫度為 58℃，則熱量散失多少卡？
熱量的流動 例題 3
取 200g、20℃水與 300g、60℃水混合，達平衡時溫度為 40℃，則散失熱量與熱水放出熱量的比值為下列何者？
觀念
觀念三：混合水溫與守恆
無散失時，高溫水放出的熱量等於低溫水吸收的熱量；有散失時，放熱=吸熱+散失。
熱量 例題 1
至偉將一杯 500c.c.、5℃的冰水從冰箱中拿出置於桌面，一小時後冰水的溫度升為 15℃，請 問冰水總共吸收多少熱量？
熱量的流動 例題 2
阿漢洗澡時，因為浴缸中的水溫度不夠高，他又加入更多的熱水。若原來浴缸中的水溫度為 30℃，水量為 200 L，在他加入 60℃的熱水後，浴缸中的水溫度達到 40℃。假設此過程中熱量損失很小，可以忽略，則阿漢加入了多少 60℃的熱水？
熱量的流動 例題 3
雷神索爾假日在家想煮泡麵來吃，他上次看到電視寫要用 100 度 C 的沸水倒入泡麵泡三分鐘 才是最好吃的方式，他用瓦斯爐來燒開水，已知瓦斯爐每分鐘可提供 10000 卡的熱量，但有 20％的熱量會散失在空中，若他在不銹鋼鍋中裝了 2 公升，溫度 20℃ 的自來水，打算燒開 後倒入泡麵中，假設不計不鏽鋼鍋所吸收的熱量，則從開始燒水後最快幾分鐘，他才能開始 吃到最好吃的泡麵？
觀念
觀念四：穩定熱源與水當量
同一穩定熱源每分鐘供熱固定，可由加熱時間與溫度變化推回水量。水當量（等效的水質量）：把物體吸放熱的效果換算成『相當於幾克水』，再用熱量公式計算。
熱量的流動 例題 1
將質量均為 20 公克，溫度分別為 10 ℃與 50 ℃的兩杯水混合在一起時，兩杯水混合後的平 衡溫度會在落在 10～50 ℃，如果熱水質量變成大於冷水，則平衡溫度較接近原來熱水還是 冷水的溫度？
熱量的流動 例題 2
妘妘喝水時，因茶壺中的熱水溫度太高了，她試著加入更多的冷水。若原來茶壺的熱水溫度 為 98℃，水量為 200 mL，在她加入 20℃的冷水後，壺中的水溫達到了 40℃。假設過程熱量 損失很小可以忽略，則妘妘加入了多少 20℃的冷水？
熱量 例題 3
同一穩定熱源加熱質量 M1 克及 M2 克的水，加熱時間相同，水溫變化分別為 T1℃及 T2℃， 則何者正確？
觀念
觀念五：食物／燃料的放熱與水的吸熱
食物或燃料燃燒會放出熱量，常用「卡」來衡量。
在不計熱量散失時，燃料放出的熱量會全部被水吸收，使水升溫，而水吸收的熱量＝質量×溫度變化（水的比熱為 1，水的毫升數約等於公克數）。
因此可由水的升溫反推燃料放出的熱量，或由燃料放熱推算水的升溫。
也因為水的比熱大、能吸走大量熱量，像「紙火鍋」裡有水時，紙的溫度上升很慢，不容易達到燃點。
花生米燃燒的放熱 例題 1
一粒花生米完全燃燒後，能使 100 毫升水的溫度由 20℃ 升高至 45℃。若不計熱量損失，則此粒花生米燃燒後所釋放的熱能約為多少卡？
花生熱量實驗 例題 2
把一顆質量 0.5 公克的花生放在酒精燈上燃燒，置於裝有 100 公克水的燒杯下方，5 分鐘後水由 25℃ 上升到 33℃，燃燒後剩餘花生質量為 0.4 公克。假設無熱量散失，則花生每公克可提供多少卡的熱量？
紙火鍋為何不燒 例題 3
有一種「紙火鍋」，把紙折成下凹的鍋，裝入湯底與食材後直接放在瓦斯爐上加熱，紙卻不會燒起來。下列何者是最主要的原因？
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