热的传递与应用
基础热永远从高温传向低温，直至温度相同；传递方式有三种：透过固体的传导、靠流动的对流和不需要介质的辐射。金属导热快，木和塑胶绝热；保温瓶、羽绒衣和镬柄正正巧妙运用这些原理。
- 热永远由高温传向低温，直至两个物体达到热平衡。
- 传导是热在固体中的传递方式；金属导热快，木头和塑胶是绝热体。
- 对流靠液体和气体的循环流动传热，风和沸腾的水都是例子。
文体小知识：热的科普说明文把看不见的热传递过程，用生活实例分为传导、对流和辐射三种方式讲解。
§课文原文 Passage
1把热汤匙放进一杯冻奶茶，汤匙渐渐变热，奶茶渐渐变凉，最后两者温度相同，这个最终状态叫做热平衡。热的传递有明确的方向：永远从温度高的物体传向温度低的物体，不会倒过来。物体受热时，粒子振动加剧，并把振动传给旁边的粒子，热便这样一步一步传开去。
2热在固体中主要靠传导传递。金属是良好的导热体：把金属棒一端放在火上，很快整支棒都热了。实验可以这样做：在金属棒上每隔一段距离用蜡粘上一根火柴，加热一端，靠近火端的火柴最先落下，说明热沿棒由近至远传导。相反，木头、塑胶和空气是绝热体，导热很慢：煮汤用木勺，勺柄不烫手；换上金属勺，不久便烫得拿不住。
3液体和气体主要靠对流传热：受热的部分变轻上升，较冷的部分下沉补位，形成循环的流动。烧开水时，锅底的热水上升、表面的冷水下沉，全锅水便逐渐滚起来；冷气机装在房间上方，冷空气下沉、热空气上升，形成对流令全室凉快；风正是空气大规模对流的结果。第三种方式是辐射：热以电磁波形式直线传播，不需要任何介质——太阳的热穿过接近真空的太空到达地球，靠的正是辐射。深色粗糙的表面吸收辐射热多，浅色光滑的表面则把辐射反射回去，所以夏天穿浅色衣服较凉快。
4生活中处处运用热传递的原理。保温瓶的夹层抽成真空，隔绝传导和对流；内壁镀上银，把辐射反射回去，于是热水整日温暖。羽绒衣锁住大量空气，空气是绝热体，体温便不易散失。镬和煲的手柄用木或耐热塑胶制造，隔绝传导。电脑的散热片加大金属接触面，加快散热。认识三种热传递，便能解释日常现象，也能设计保温或散热的巧妙工具。
1重点摘要 Summary
热永远从高温传向低温，直至温度相同；传递方式有三种：透过固体的传导、靠流动的对流和不需要介质的辐射。金属导热快，木和塑胶绝热；保温瓶、羽绒衣和镬柄正正巧妙运用这些原理。
2生字卡 Vocabulary
热由高温物体传向低温物体的过程，方式包括传导、对流和辐射。
热沿固体由高温部分传向低温部分，粒子振动逐层传递。
液体或气体受热上升、遇冷下沉形成循环流动，把热带到各处。
热以电磁波形式直线传播，不需要任何介质，例如阳光的热。
容易传热的物料，例如金属。
传热很慢的物料，例如木头、塑胶和空气。
两个接触的物体温度变得相同、热不再净流动的状态。
几乎没有物质的空间，不能传导或对流，保温瓶夹层便是真空。
以真空夹层和镀银内壁同时对付三种热传递、保持水温的容器。
3逐步讲解 Steps
- 第一步：确认热传递的方向举个例子：把热汤匙放进冻奶茶，汤匙慢慢变热、奶茶慢慢变凉，最后两者温度相同，达到热平衡。这说明热永远由高温的物体传向低温的物体，不会自动倒过来。日常生活中热汤放凉、冰块融化的过程，都是热在由高温处流向低温处，直到温度一致为止。考试常考反例：把冰块放在温水上方，热由温水传向冰块，冰融化升温，温水降温，方向依然由高温指向低温，可见规律不会例外。
- 第二步：观察传导实验举个例子：在金属棒上用蜡粘住几根火柴，用酒精灯加热一端，火柴便由近至远依次落下，说明热沿金属棒以传导方式一点一点传过去。传导主要发生在固体中：金属一端受热，粒子振动加剧，把能量传给邻近的粒子。由火柴落下的先后次序，还可大致比较热传得多快。实验时要留意安全与公平：每次只用同一支金属棒、相同数量的火柴和相同距离，只改变要测试的条件，量度才准确，结果才可以互相比较。
- 第三步：比较导热体与绝热体举个例子：煮汤时用木勺搅拌，勺柄长时间也不烫手；换成金属勺，不多久便烫得拿不住，因为金属是良好的导热体，木头和塑胶是绝热体。厨具因此常用金属造锅身、用木或胶造手柄，各取所长。认识材料的导热性能，日常选用工具时便能避开烫伤的危险。判断材料属于导热体还是绝热体，可用简单测试：把牛油粘在棒的一端加热，牛油先滑落的是导热较快的材料，非常直观，也适合在家长陪同下试做。
- 第四步：观察液体的对流举个例子：烧水时锅底的热水受热膨胀、密度变小而上升，表面较冷的密度大，便下沉填补，如此循环流动，最后全锅水一起滚。在水中滴一滴颜料再加热，更能清楚看见流动的路线。对流是液体和气体传热的主要方式，暖气令房间变暖、海风吹向陆地，都靠对流。气体同样以对流传热：烧开水时壶盖被蒸气顶起、暖炉上方的空气变轻上升，都是看得见的证据；冷气机装在高处，也是为了让冷空气下沉循环。
- 第五步：理解辐射不需要介质举个例子：太阳与地球之间是近乎真空的太空，没有物质可以传导或对流，太阳的热却能以辐射方式直达地球，令地面变暖。辐射是物体不经接触、以电磁波形式散发的热，黑色表面最擅长吸收。站在阳光下觉得暖、离开火堆一段距离仍觉得热，感受到的正是辐射。三种传热方式的分辨是常见考点：接触固体靠传导，流体流动靠对流，不经接触直接感受到的是辐射；判断时先问有没有物质流动、有没有接触。
- 第六步：比较颜色对吸收辐射的影响举个例子：把一个涂黑的罐头和一个白色的罐头同时放在阳光下，量度水温，黑色罐头的水升温明显较快。深色粗糙的表面吸收辐射多、反射少，浅色光滑的表面则反射多、吸收少。所以夏天宜穿浅色衣服，救生艇和极地动物又有深浅不同的考虑，都是同一原理的应用。实验还要注意公平：两个罐头盛同样分量的水、放在同一位置、同一时间量温，只让颜色不同，否则结果便不可信；量度至少重复两次取平均。
- 第七步：拆解保温瓶的设计举个例子：保温瓶的夹层抽成真空，没有物质便无法传导和对流；内外壁镀上银面，把辐射反射回去；瓶口再加瓶塞阻隔空气，三种热传递途径全部被封锁。于是热饮能保暖几小时，冻饮也不易变暖。保温瓶是针对热的三大特性逐一设计的经典例子，充分显示科学与生活的结合。反过来想，夏天保冻饮也用同一设计：真空夹层同样阻止外间的热进入，所以保温瓶既能保热也能保冷；答题时写出三种途径逐一对应，便最完整。
4图解 Diagrams
5例题示范 Example
例题：小乐要解冻雪藏鸡翼准备晚餐，妈妈提出三个方法：一、放在金属镬盖上；二、浸在流动的清水中；三、用胶袋包好放在阳光下。请从热传递角度分析哪个方法最快且较衞生，并说明理由。
- 方法一：金属镬盖是导热体，吸收空气中的热再传给鸡翼，但空气本身导热慢，解冻速度一般。
- 方法二：水比空气导热快得多，加上流动令对流不断进行，源源把热带到鸡翼表面，解冻快；低温解冻不易滋生细菌，较衞生。
- 方法三：阳光以辐射传热，只令表面升温，内部仍冰冷；表面长时间温暖反而容易滋生细菌，不衞生。
- 综合比较：方法二最快且较衞生；方法三应避免。
- 若要更快又安全，可在方法二基础上每半小时换水，令对流保持畅旺。
- 答案：浸在流动清水中解冻最快又较衞生：水导热快加上对流不断；阳光辐射只暖表面、易滋生细菌，不宜采用。
6常见错误 Mistakes
75 题快测 Quick check
Q1热传递的方向是怎样的？
Q2三种热传递方式分别是什么？
Q3为什么金属勺柄烫手而木勺柄不会？
Q4冷气机为什么装在房间上方？
Q5保温瓶怎样同时对付三种热传递？
8重点回顾 Recap
- 热永远由高温传向低温，直至两个物体达到热平衡。
- 传导是热在固体中的传递方式；金属导热快，木头和塑胶是绝热体。
- 对流靠液体和气体的循环流动传热，风和沸腾的水都是例子。
- 辐射以电磁波直线传播、不需要介质；深色粗糙表面吸收多，浅色光滑表面反射多。
- 保温瓶、羽绒衣、镬柄和散热片，都是巧妙运用热传递原理的设计。