ch7能量

ch7能量内容摘要：

動能 (D)位能。 答案： D 溫度在微觀意義上代表分子的平均動，溫度不變表示分子的平均動能沒有增加，相變時吸收的熱量用來改變分子間的位能。 除了動能、位能及熱能外，能量尚有其他形式： 電能 電流通過燈泡時會使燈泡發光，表示電力做功儲存為電能。 光能 光即電磁波，電磁波所具有的能，稱為輻射能。 如太陽光、紅外線、紫外線、可見光、 X光、 γ射線等電磁波，均具有輻射能。 化學能 乾電池或蓄電池內部因為化學反應而儲存的能量稱為化學能。 聲能 聲音也具有做功的能力，稱為聲能。 核能 核子因為分裂或融合能產生巨大的能量，稱為核能。 二 、 其他能量形式的轉換 常見能量間的轉變： 化學能的轉換及利用 化學能 → 熱能 柴油或汽油在內燃機中的燃燒，就是利用燃燒後所產生的熱能來推動活塞，是交通工具動力的來源 化學能 → 電能 由於電池內部化學物質的反應，產生電流 光能的轉換及利用 光能 → 熱能 太陽能熱水器利用太陽光透過收集器將水加熱 光能 → 電能 利用太陽電池將太陽能轉變成電能 電能的轉換及利用 電能 → 動能 家庭電器如電扇的轉動、洗衣機的轉動或玩具小火車繞行軌道運行等就是電能轉變為動能 電能 → 熱能 電鍋、電燈等就是電能轉變為熱能 聲能 → 電能 話筒中可藉由人的聲音振動轉化成電流，使遠端的親友可以聽到你的聲音 例題： 下列有關各種形式的能量轉換之敘述，何者正確。 (A)綠色植物的光合作用：光能 → 熱能 (B)光使照相底片感光：光能 → 化學能 (C)水力發電：熱能 → 動能 → 電能 (D)汽油燃燒使汽車行駛：化學能 → 熱能 → 力學能 (E)乾電池放進手電筒供照明用：化學能 → 電能 → 光能 答案： BDE 1) 由於力學能可轉換成熱能，之前提過力學能守恆定律便不能成立，而必須擴充為力學能與熱能之和的守恆律。 2) 因為熱能與力學能還可轉換成電磁能等其他形式的能量。 因此對於一封閉系統來說，只有將力學能、熱能、化學能、電磁能及核能等各形式的能量全部加起來才是個不隨時間而變的固定值。 這個規律是物理學最重要的定律之一，稱為能量守恆律。 三 、 能量守恆定律 • 愛因斯坦於狹義相對論中提出質量也是能量的ㄧ種形式，給出了質量與能量轉換的公式，質量為 m 的物體，即便它是靜止的，也具有 靜能量 E， E 與 m 的關係為 E＝ m c2，式中的 c 為光速。 • 如不清楚質量也是能量的另外一種形式，則在核變化中能量守恆定律將不成立。 • 一般的化學反應，只與電子的轉移有關，故反應前後的總質量會守恆。 但在核反應中，反應前後的總質量並不守恆，會有少許的質量損失。 這些消失的質量正是核反應巨大能量的來源。 四、質量是能量的另一種形式 例題： 在家庭用電中，「一度電」所消耗的能量為 106焦耳，一個家庭月平均用電為一百度電，則根據愛因斯坦的質能守恆公式，若一公斤的核燃料完全轉變成電能的話，將可供給家庭多少戶使用一個月的電。 答案： x 108 一、天然的放射性衰變 ： 1. 放射性元素的發現： • 1896年， 法國 人 貝克勒 發現鈾礦可放出一種使底片感光的射線。 • 1898年 4月， 居里 夫婦發現釷元素也具有放射性。 • 1898年 7月和 12月， 居里 夫婦又發現從瀝青提煉出來的新元素釙和鐳也具有放射性。 2. 天然放射線的種類： 1898年， 拉塞福 分離出兩種不同的 射線，分別稱為 α射線與 β射線。 α β γ 放射源 鉛座 167。 73 核能 • 1900年， 貝克勒 證明 β射線為電子。 • 1900年， 維拉德 發現另一種不受磁塲偏折，且穿透力極強的放射線，後來由拉塞福命名為 γ射線。 • 1909年， 拉塞福 證明 α粒子是帶正電的氦離子。 (a) α衰變： 原子核產生 α衰變後，其核內的質子數和中子數各減少兩個，故原子序減 2，而質量數減 4，可以下列的核反應式表示之： A A 4 4Z Z 2 2X Y H e238 234 492 90 2 U T h H e例 如：(b) β衰變： • 在 β衰變中，中子會轉變成質子，另外生成電子和反微中子。 1 1 0 00 1 1 0n p e   • 當原子核產生 β衰變後，其核內的中子數減少一個，但質子數增加一個，故其原子序加 1，但質量數不變，可以下列的核反應式表示之： A A 0 0Z Z 1 1 0X Y e   • 例如： 2 3 4 2 3 4 0 09 0 9 1 1 0T h P a e   (c) γ衰變： • γ 射線是高能量的光子。 當原子核的能態從高能階躍遷至低能階時，就會將兩能階的差值，以光子的形式釋放出來。 • 通常原子核在產生 α 或 β衰變時，都會伴隨 γ射線的放射。 • 原子核產生 γ衰變時，其原子序和質量數都不會改變。 3. 原子核反應方程式： • 利用類似化學反應方程式的方式來說明原子核的變化情形 • 遵守電荷守恆及質量數守恆，即反應前的電荷總和及質量數總和在反應後須保持不變，但質量不守恆。 4. 自發衰變： 原子序大於 82（鉛）的元素，由於質子數太多，彼此強大的靜電排斥力，使得原子核（稱為母核）不穩定，會經一系列的 α、 β、 γ衰變，而成為較穩定的原子核（稱為子核）。 這些自發衰變，可區分成四種系列： 系列名稱 原子核質量數 起始母核 最終穩定核 釷系列 4n 錼系列 4n + 1 鈾系列 4n + 2 錒系列 4n + 3 23290Th23793Np23892U23592U20882Pb20983Bi20682Pb20782Pbα射線 β射線 γ射線 游離氣體的能力 最強 次之 （ α射線的 ） 最弱 （ α射線的 ） 感光能力 最弱 次之 最強 穿透能力 最弱 （約一張紙片即可阻止） 次之 （約 2公釐厚的鉛板可阻止） 最強 （約 3公分厚的鉛板或數公尺厚的混凝土方可阻止） 在。