熱的傳遞：傳導、對流與輻射
基礎熱能由較熱地方傳去較冷地方；傳遞方式包括固體內傳導、流體內對流，和不用介質的輻射。
- 熱能由高溫去低溫
- 固體主要傳導、流體可以對流
- 輻射不需要介質
§課文原文 Passage
1冬天捧著一杯熱奶茶，熱量便悄悄地離開杯子，流向較冷的手掌。熱永遠由高溫流向低溫，溫差越大，流動越快。熱的傳播有三條途徑：傳導、對流和輻射，它們各有不同的機理和適用場合。
2傳導主要發生在固體：受熱一端的粒子劇烈振動，與鄰近粒子互相碰撞，把能量逐粒傳開去，所以湯匙浸在熱湯中，柄也會慢慢變熱。對流則發生在液體和氣體：受熱部分膨脹變輕而上升，較冷的部分下沉補充，循環流動便形成對流，燒開水時水在鍋內翻滾正是這個現象。
3輻射以紅外線形式傳播，完全不需要介質，太陽的熱就是這樣穿越真空抵達地球。輻射的強弱與顏色有關：深色、粗糙的表面容易吸收輻射，淺色、光亮的表面則把熱反射出去，所以我們夏天愛穿淺色衣服，冬天則偏愛深色。
4這三種傳熱方式貫穿廚房、天氣和工程科技。保溫瓶的夾層抽成真空，阻擋傳導和對流，鍍銀的內壁再把輻射反射回去，三管齊下，才能長時間保持水溫；高樓大廈採用隔熱材料和雙層玻璃，也是為了減少熱量流失。明白傳熱原理，便能節約能源，做出更聰明的設計。
1重點摘要 Summary
熱能由較熱地方傳去較冷地方；傳遞方式包括固體內傳導、流體內對流，和不用介質的輻射。
2生字卡 Vocabulary
與粒子運動和排列相關、能夠由一處傳到另一處的能量。
熱能經固體粒子碰撞，由熱端傳去冷端。
流體受熱上升、冷卻下降，形成循環傳熱。
以電磁波傳遞熱能，不需要空氣或其他介質。
太陽和溫暖物體發出的電磁波，能在沒有介質的情況下傳遞熱能。
容易傳導熱能的物質，例如金屬。
不容易傳導熱能的物質，例如空氣、塑膠和木頭。
單位體積內的質量；流體受熱後密度減少而上升，是對流的成因。
3逐步講解 Steps
- 傳導傳導主要發生在固體之中：把金屬湯匙一端浸入熱湯，湯匙內的粒子受熱後劇烈振動，互相碰撞，把熱能沿湯匙傳到手持的一端。金屬是良導體，傳熱快；木頭和塑膠不易傳熱，是不良導體，所以鍋柄用木或膠製造，握著也不燙手。選擇材料時考慮導熱能力，正是傳導原理的日常應用。生活中另一個例子是暖水袋：橡膠外層導熱慢，熱力慢慢釋出，抱著剛好溫暖而不燙手。
- 對流對流發生在液體和氣體之中：水受熱後體積膨脹、密度變小而上升，較冷較密的水下沉補充，形成循環的流動，把熱帶到各處。煲水時水的翻滾就是明顯的例子；冷氣機裝在高處，冷空氣下沉後循環全屋，也是同一原理。對流依靠物質本身流動，所以固體中不會發生對流。海陸風也是對流的例子：白天陸地升溫快，熱空氣上升，海面較冷的空氣流過來補充，形成涼爽的海風。
- 輻射輻射不需要任何物質作媒介，以紅外線直線傳播：太陽的熱能正是穿過真空的太空，抵達地球。表面顏色影響吸收：啞黑色表面最善於吸收輻射，白色光亮的表面則善於反射，所以夏天穿淺色衣服較涼快，汽車停泊在烈日下也會用反光擋板保護車廂。冬天曬太陽感到溫暖，正是輻射直接傳熱；燒烤時站在爐火旁邊感到熱，即使熱空氣向上流走，熱仍以輻射到達皮膚。
- 生活應用傳熱原理處處有用：冬天穿深色衣服，吸收較多輻射，感覺較暖；高樓大廈用隔熱材料和雙層玻璃，減少室內冷氣或暖氣流失，節省電費；保溫瓶同時堵住傳導、對流和輻射三條路。懂得三種傳熱途徑，還能幫助我們節約能源、善用電器，把物理知識變成生活智慧。消防員的隔熱衣同樣應用這些原理：外層反射輻射，內層阻擋傳導，多重防護確保安全。
- 判斷傳熱方式答題前先判斷傳熱途徑：熱在固體內部傳遞是傳導；流體帶著熱流動是對流；不需要物質、以紅外線直線傳出是輻射。一個情境可以同時出現幾種方式：煲水時壺身靠傳導把熱傳入水中，水內部靠對流循環，爐火同時向四周發出輻射；先逐項分析，答案才完整準確。判斷時留意關鍵詞：固體、流動、紅外線各指向一種途徑；題目問「主要」方式時，選出最主導的一種並說明理由。
- 動物的保溫智慧動物也善用隔熱原理：企鵝和鯨魚皮下有厚厚的脂肪，是不良導熱體，能大幅減少體溫流失，讓牠們在冰冷的海水中保持溫暖；北極動物冬季長出蓬鬆毛皮，鎖住一層不流動的空氣，而空氣正是良好的隔熱體；雀鳥天冷時蓬起羽毛，靠的同樣是這層空氣。自然界與物理原理，處處互相呼應。冬天的羽絨服鎖住空氣的原理相同：羽絨蓬鬆，空氣層越厚，保暖就越有效。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題：為什麼保溫杯可以減慢飲品變凍？
- 雙層結構減少固體傳導
- 中間真空或空氣層減少對流
- 反光內層減少輻射
- 杯蓋減少頂部空氣流動
- 答案：保溫杯從三方面同時入手：雙層杯壁之間的真空層隔絕傳導和對流；內壁的反光鍍層把輻射熱反射回飲品；杯蓋再封住杯口，減少熱空氣逃走。所以保溫杯不能製造熱能，只能減慢熱能以傳導、對流、輻射三條路徑流失，令飲品保溫更久，延遲變凍而非阻止變凍。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1熱能在金屬棒內傳遞主要叫什麼？
Q2沸水裡面熱水向上升是什麼現象？
Q3輻射需不需要空氣？
Q4為什麼鍋的柄常用木或塑膠製造？
Q5企鵝皮下的厚脂肪有什麼作用？
8重點回顧 Recap
- 熱能由高溫去低溫
- 固體主要傳導、流體可以對流
- 輻射不需要介質
- 金屬是良好的導熱體，空氣和塑膠是良好的隔熱體
- 保溫瓶同時阻擋傳導、對流和輻射三種途徑