1 of 10

Chapter 5

5-2 微觀尺度下的能量

5-3 能量間的轉換與能量守恆

5-4 質能互換與核能

5-1 能量的形式

能量

Physics

2 of 10

理想氣體的熱能

配合課本 - P.148

所以宏觀的熱能在微觀的尺度下，呈現的是原子運動的動能，以及原子間因距離改變而改變的位能。

理想氣體（ideal gas）：分子間除彈性碰撞外，無其他作用力，故不需考慮位能，系統熱能即為組成分子的總動能。

PHYSICS

3 of 10

配合課本 - P.148

×

理想氣體的假設

  1. 氣體是由巨大數目的分子所組成，分子間的平均距離遠大於分子本身的大小，即氣體分子不占有體積。
  2. 分子間的碰撞及分子與容器壁間的碰撞為彈性碰撞，且除碰撞外無其他作用力。

​

NOTE

4 of 10

查爾斯由實驗發現：一定量的低壓氣體，在固定的壓力下，氣體的體積隨著氣體溫度的升高而增加。反之，溫度下降則體積減少，兩者呈線性關係。

克耳文爵士提出克氏溫標（絕對溫標），單位為克耳文，以K表示，以絕對零度作為溫標的起始點（0K），並用1攝氏度為單位大小遞增。

克氏溫標

配合課本 - P.148

延伸

補充

PHYSICS

5 of 10

×

配合課本 - P.149

圖5-15

氣體體積V與攝氏溫度TC的關係，不同體積的理想氣體在絕對零度（−273.15℃）之下，體積皆為零。。

延伸

補充

6 of 10

×

配合課本 - P.149

水的三相點是指純淨的水、冰、水蒸氣可以共存於一個穩定的平衡狀態，此狀態溫度為273.16 K（0.01 ˚C），壓力為611.73Pa（約0.006 大氣壓）。

PHYSICS

補給站

7 of 10

分子平均動能與溫度

配合課本 - P.150~151

高溫低壓下的氣體特性即接近理想氣體，分子間無位能，故其熱能即所有分子動能總和，分子間以碰撞來傳遞能量改變彼此動能，最後達到熱平衡。

對理想氣體加熱，分子吸熱之後動能增大，溫度也升高，溫度愈高分子平均動能也愈大。分子平均動能是一種能夠客觀顯示溫度差異的物理量，兩者呈現正比關係。

PHYSICS

8 of 10

×

配合課本 - P.151

單原子理想氣體分子平均動能與溫度關係為���

稱為波茲曼常數T 為絕對溫度。

PHYSICS

補給站

9 of 10

5-2

大氣中的增溫層約位於海平面上方80公里至800公里，因這裡的大氣很稀薄，且吸收來自太陽的輻射，因此增溫層中愈接近太陽溫度愈高，有時甚至可以高達2,000˚C。國際太空站在距地球約400公里處的軌道上運行，就國際太空站的表面溫度而言，被日光直射的部分，溫度可達約120˚C，而日光無法照射到的部分，溫度約－150˚C。以上敘述中，為何太空站表面溫度與大氣環境溫度不同？

答案

配合課本 - P.152

範例

10 of 10

5-2

解答：略

​

解析：

太陽的輻射能量對增溫層中稀薄的氣體來說，可使其具有很高的動能，所以溫度很高，但因為很稀薄，每秒傳給太空站表面的能量並不多，在這種情況下，熱傳播主要依靠輻射方式，且非屬於密閉系統，溫度難以達成平衡。而固體的密度比氣體大得多，太陽的輻射造成的溫度升高較小，在吸收輻射與放出輻射的雙重作用下，太空站被陽光直射的表面，溫度約120 ˚C，背面沒有太陽的輻射能量，溫度只有約–150 ˚C。

配合課本 - P.152

×

解析