金屬與熱

基礎

金屬導電又導熱,銅做電線、鐵做鑊;木和膠隔熱,所以鑊柄用木或膠製,既傳熱做飯又不燙手。

適合:小四科學科 · 單元:物質、能量和變化 · 建議學習路徑第 5/15 課

學完呢課,你會識:
  • 金屬導電導熱、有光澤;非金屬一般兩樣皆弱。
  • 銅導電好做電線,鐵導熱硬淨做鑊。
  • 導熱快的叫傳熱物料,導熱慢的叫隔熱物料。
文體:科學知識說明文有聲朗讀

文體小知識:說明文把物料的特性與用途逐樣講解。這一篇教你分辨金屬與非金屬,看看導熱和隔熱怎樣影響生活設計。

科學科Science

§課文原文 Passage

1我們身邊的物件由不同物料製成:匙羹和電線用金屬,桌椅和玩具用木和塑膠。金屬有共同特性:表面有光澤、可以打造成不同形狀、能導電又能導熱。木、塑膠、玻璃和橡膠等非金屬物料,一般不導電,導熱也慢得多。

2物料的特性決定它的用途。銅的導電能力特別好,又容易拉成細線,所以用來做電線;鐵堅固又能導熱,用來做鑊和建築材料;鋁又輕又不生鏽,用來做汽水罐和窗框。人們就是按物料特性,為每種產品挑選最合適的材料。

3導熱有快有慢。金屬導熱快,屬於傳熱物料;木、塑膠和空氣導熱慢,屬於隔熱物料。做個小實驗:在金屬湯匙、木筷和膠匙的一端同時塗上牛油,一同放入熱水中,最快掉下牛油的就是導熱最快的金屬湯匙。

4傳熱和隔熱在生活中各有用處。我們要食物快熟,就用導熱的金屬鑊;但不想燙手,鑊柄就用隔熱的木或耐熱膠製成。保溫瓶用真空夾層和膠蓋,減慢熱力散失;冬天穿羽絨外套,靠羽毛鎖住隔熱的空氣保暖。

5認識物料的導熱特性,還能保障安全。接觸熱鑊、熱水煲時要小心,金屬表面即使離火較遠也可能很燙;使用隔熱手套端熱的東西,才不會灼傷。善用傳熱與隔熱,生活更方便也更安全。

1重點摘要 Summary

金屬導電又導熱,銅做電線、鐵做鑊;木和膠隔熱,所以鑊柄用木或膠製,既傳熱做飯又不燙手。

2生字卡 Vocabulary

M
Metal金屬

有光澤、導電導熱的物料,例如銅、鐵、鋁。

N
Non-metal非金屬

一般不導電、導熱慢的物料,例如木、塑膠和玻璃。

H
Heat conduction導熱

熱力沿物件由高溫處傳到低溫處的現象。

E
Electrical conductivity導電性

物料讓電流通過的能力,銅的導電性很好。

C
Copper銅

導電導熱俱佳的金屬,用來做電線和煮食器皿。

I
Iron鐵

堅硬導熱的金屬,用來做鑊和建築材料。

I
Insulator隔熱物料

導熱很慢的物料,例如木、塑膠和空氣,用來阻擋熱力。

A
Aluminium鋁

又輕又不易生鏽的金屬,用來做汽水罐和窗框。

P
Plastic塑膠

輕身、導熱慢的人造物料,用來做手柄和外殼。

H
Handle手柄

器皿供手握住的部分,多用隔熱物料製成。

3逐步講解 Steps

  1. 第一步:分辨金屬與非金屬留心觀察,身邊的物料可粗略分為金屬和非金屬兩大類。金屬包括銅、鐵、鋁、金和銀,它們有共同特性:表面有金屬光澤,敲起來有清脆聲響,可以被拉成線、打成片,能夠導電,也能導熱。非金屬物料如木、竹、塑膠、玻璃、橡膠和陶瓷,一般沒有金屬光澤,不導電或導電極差,導熱也慢。用眼睛看光澤、用手摸質感,就能把身邊的物件粗略分類。
  2. 第二步:金屬的共同特性做幾個簡單測試,就能歸納金屬的特性。把金屬匙羹和非金屬筷子同時插入熱水中,金屬匙羹的柄很快變暖,這是導熱;用電池、電線和燈泡接成電路,用銅線接通燈泡便亮,改用膠尺便不亮,這證明金屬導電、塑膠不導電。金屬還有光澤和延展性,可以打成薄薄的鋁箔。歸納起來:金屬導電、導熱、有光澤、可延展,這些特性正好解釋它們的用途。
  3. 第三步:特性決定用途物料的特性與用途息息相關。銅的導電性在常用金屬中數一數二,又柔軟易拉成細線,所以電線內芯幾乎都用銅;鐵堅硬耐用,導熱又快,所以煮食的鑊多用鐵或鋼製成,高樓的鋼筋也靠它撐起;鋁又輕又不易生鏽,做汽水罐、飛機外殼和窗框最合適。反過來說,電線外皮要絕緣,就選不導電的塑膠。先了解特性,再決定用途,這是挑選物料的基本思路。
  4. 第四步:傳熱與隔熱實驗想知道哪些物料傳熱快,可以自己做實驗。方法一:在金屬湯匙、瓷羹、木筷和膠匙的一端塗上相同的牛油,再各黏一粒豆,同時放進熱水,牛油最先融化、豆最先掉下來的,就是導熱最快的物料,結果通常是金屬湯匙。方法二:摸摸放在桌上已久的金屬尺和膠尺,金屬尺感覺較涼,其實是因為它導熱快,把手的熱力帶走,並不是它天生較冷。
  5. 第五步:傳熱與隔熱的應用傳熱物料和隔熱物料在生活中各司其職。要熱得快,就用金屬:鑊、煲和電熱水器的發熱部分都用金屬。要擋住熱力,就用隔熱物料:鑊柄和煲柄用木或耐熱塑膠,端熱湯時用布墊或隔熱手套,保溫瓶用真空夾層、膠蓋和銀面內膽減慢熱力進出。冬天的羽絨靠羽毛鎖住空氣,空氣導熱慢,所以能保暖。同一件器皿,往往傳熱與隔熱物料並用,各展所長。
  6. 第六步:安全使用傳熱器皿金屬導熱快,用得不小心便會燙傷。鑊的邊緣、煲蓋的手柄旁,即使不是直接接觸爐火,也可能被熱力傳導而變得滾燙,拿動前先用手背靠近試探,或使用隔熱手套。金屬湯匙長時間留在熱湯裏,柄也會變熱,攪拌後不要立即放進口。家裏的電線和插座發熱時,切勿觸摸,要通知大人處理。認識物料的導熱特性,既方便生活,也保障安全。

5例題示範 Example

例題:媽媽買了一隻新鑊,鑊身是鐵造的,但手柄卻用木製。為什麼鑊身不用木、手柄又不用鐵?請用導熱的知識解釋。

  1. 鑊身要在爐火上快速把熱力傳給食物,必須選導熱快的傳熱物料,鐵導熱快又堅固,正合適。
  2. 木導熱很慢,用來做鑊身,食物便難炒熟,浪費火力,所以鑊身不用木。
  3. 手柄要讓人徒手握住,必須隔熱,避免熱力從鑊身傳到手上。
  4. 鐵導熱快,用來做柄會燙傷手;木導熱慢,握住也只微溫,所以手柄用木。
  5. 答案:鑊身用鐵是因為鐵導熱快又堅固,能把熱力迅速傳給食物;手柄用木是因為木導熱慢,是隔熱物料,熱力難以傳到手上,握著也不燙手。傳熱與隔熱物料各展所長,器皿才好用又安全。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 以為金屬尺比膠尺天生較冷
✓ 兩者溫度相同,金屬導熱快,把手上熱力帶走,所以摸起來較涼
✗ 覺得所有物料都能導電
✓ 只有金屬等導體能導電,塑膠和橡膠不導電,所以用來做電線外皮
✗ 用金屬匙羹攪拌熱湯後立即含進口
✓ 金屬導熱,匙柄已變熱;應改用木或膠匙,或等冷卻再用
✗ 徒手拿剛離火的熱金屬盤
✓ 金屬傳熱快,徒手會灼傷;應使用隔熱手套或隔熱墊
✗ 覺得隔熱物料沒有用處
✓ 鑊柄、保溫瓶、隔熱手套都靠隔熱物料,防止燙傷和保持溫度

75 題快測 Quick check

Q1電線內芯多用哪種金屬?

Q2煮食鑊多數用什麼金屬製成?

Q3鑊柄為什麼用木或膠製?

Q4哪類物料能導電?

Q5保溫瓶靠什麼減慢熱力散失?

8重點回顧 Recap

  • 金屬導電導熱、有光澤;非金屬一般兩樣皆弱。
  • 銅導電好做電線,鐵導熱硬淨做鑊。
  • 導熱快的叫傳熱物料,導熱慢的叫隔熱物料。
  • 鑊柄用木或膠,正是隔熱的應用。
  • 善用傳熱與隔熱,煮食快又安全。

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