从热平衡的建立过程来理解温度

从热平衡的建立过程来理解温度

江苏省华罗庚中学物理组周月平213200

[摘要]：本文从热平衡的建立过程来分析和理解有关温度的两个知识点：即温度与冷热程度的关系和温度与分子平均动能的关系。其中重点分析了分子平均动能与温度的关系，分析过程中采取了一般--特殊--一般的分析方法，分析过程和方法简单易懂，期望能帮助学生理解热学中的核心概念“温度”。

[关键词]：热平衡温度分子平均动能冷热程度

温度时什么？对于刚接触热学的高中生来说，就只有两点认识：（一）温度就是物体的冷热程度、（二）温度是分子热运动剧烈程度的标志。对于高中学生来说根本无法理解温度这个概念的实质，从字面上很容易错误地理解为热的物体温度高，冷得物体温度低。（比如相同温度的木头和铁块，用手去触摸后的感觉不一样）。教材中从布朗运动的剧烈程度的角度分析，温度越高，分子运动越剧烈，于是可以得到温度越高，分子的平均动能越大的结论[1]。学生对这个结论的理解是没有任何问题的，但是教材中随后出现的：理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比[1]。这样的定量的关系，学生就无法理解了。分子的平均动能为什么与温度有这样的定量关系，而且与物质的状态无关？对于学生而言，这个知识点只能靠记忆了，这样的话物理概念就成了毫无意义的知识记忆，没有任何物理内涵，也失去了物理思想。如何帮助学生形象理解温度就显得非常有意义了。

下面我们从热平衡的建立过程来帮助我们理解温度的概念：我们知道，在于外界影响隔绝的条件下，使两个物体相互接触，让它们之间发生传热，则热的物体变冷，冷得物体变热，经过一段时间后，最终他们的冷热程度就相同了，即认为温度是相同的。我们说，它们彼此达到了热平衡状态[2]。对于这个事实，我们可以用温度计测体温的例子来理解。热平衡建立的过程从微观上来看就是运动着的分子的碰撞过程，碰撞过程看成是完全弹性碰撞，则碰撞过程要满足动量守恒和系统机械能守恒，计算结果表明，分子间的碰撞过程实际上就是能量传递过程，当分子的平均动能相等时，能量不再传递，即达到了热平衡状态[2]。对于这样的认识，我们可以从用手触摸物体感觉冷热的例子来理解，如果物体的温度比手的温度高（则物体中分子的运动剧烈），我们会感觉到烫，手发烫的过程实际上就是物体分子对手的碰撞把能量传递给手的过程。如果物体的温度比手的温度低，我们会感觉到冷，手发冷的过程实际上就是通过分子的碰撞把手上的能量传递给物体的过程。最终手何物体得温度会相同，则不会感觉到冷热了。达到热平衡后有两大表现：宏观上物体的温度相同，微观上分子平均动能相同。也就是说分子的平均动能与温度有关系。

要理解温度与分子平均动能的定量关系，我们可以把问题分解为两个问题：（1）分子平均动能与温度有关系（2）如何得到分子平均动能与温度的关系。我们从热平衡的建立过程可以已经得到结论，分子平均动能与温度有关系。怎么得到温度与分子平均动能的定量关系呢？由于热平衡的建立过程与物体的状态无关，即任意状态下的物体都可以达到热平衡状态。我们可以把气体作为研究对象，分析温度与分子平均动能的关系。教材中，可以从实验的角度得到理想气体的状态方程：即C T

PV =，对该方程我们可以得到其变式，该气体在标准状态下的方程则可写为C T V P =0

00ν，其中0P 、0V 、0T 为标准状态下气体的压强、摩尔体积、温度。于是我们得到理想气体的克拉伯龙方程RT PV ν=，该式还可以写成RT N N PV A =，N 为分子总数，A N 为阿伏加德罗常数，更进一步，可以写成T VN NR P A

=（1）。教材中有关于气体压强的微观解释中压强与分子的平均动能和分子密集程度有关，半

定量地表达为-

∝εn P （2），其中V N n =。比较（1）（2），可以得到T ∝-ε，于是得到了结论：分子的平均动能与温度成正比。当然分子的平均动能还与分子的结构有关系（即与分子的自由度有关），但是只要分子的结构相同，其分子平均动能都只有温度有关，与物质的种类和状态无关。比如，对于双原子分子的氢气和氧气来说，温度相同，则其分子平均动能相同，对于单原子分子的惰性气体而言，温度相同，分子平均动能相同。温度相同的铁原子和惰性气体，其分子平均动能也相同。

有了热平衡的建立过程的微观认识，对于正文开头提出的问题我们就不难理解了。如果碰撞传递能量给手，但是铁块的导热性能比木块好，所以感觉铁块比木块烫。如果木头和铁块的温度低于手的温度，我们会感觉到铁块冷，那是因为手、铁块、木块之间要建立热平衡状态，手的能量要传递给木块和铁块，铁块的导热性能好，从手上吸收热的速度比木块快，所以手感觉到冷。所以对于温度相同的木块和铁块，有些时候感觉铁块烫，有的时候感觉铁块冷，其实木块和铁块的温度是一样的，只是其导热性能不同罢了。

“温度”是热学中最核心的概念，随着实践的发展，对概念的理解也将逐步深入。由于本人水平有限，本文仅仅从热平衡的角度来分析了热学中有关温度的两个知识点，期望能帮助学生从某个角度分析理解温度的概念。对于温度的深入理解，希望学生在以后的学习中能得到不断地深化。

[参考资料]：

介电常数

介电常数 求助编辑 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。 目录 编辑本段简介 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数（又称电容率），以ε表示，ε=εr*ε0，ε0为真空绝对介电常数，ε0=8.85*e-12,F/m。 一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。 介电常数 电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。 当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量：首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算εr=Cx/C0

编辑本段相关解释 "介电常数" 在工具书中的解释 1.又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和 2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 8 3.83，与温度t的关系是 介电常数 查看全文 2.介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数用ε表示，一些常用溶剂的介电常数见下表： "介电常数" 在学术文献中的解释

《化学反应与能量》、《化学反应速率和化学平衡》综合练习题(精品!)

《化学反应与能量》、《化学反应速率和化学平衡》综合练习题 1．“E85”是含乙醇85%的乙醇汽油。科学家最近的研究表明，大量使用“E85”可能导致大气中O3含量上升，将会对人体造成更直接的伤害。寻找新化石燃料替代能源成为化学工作者研究的新课题。下列各项描述中正确的是（） A．等质量的“E85”和汽油充分燃烧后放出的能量相等 B．推广使用乙醇汽油是为了减少温度气体排放 C．“E85”是由两种物质组成的混合物 D．O3与O2互为互素异形体 2．现有以下几种措施：①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理；②少用原煤作燃料；③煤燃烧时鼓入足量空气；④开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是（） A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④ 3．下列说法不正确的是（） A．在化学反应进行的过程中放出或吸收的热量称为反应热 B．对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量 C．在25℃、101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时，所放出的热量叫做该物质的燃烧热 D．在稀溶液中，1 mol酸跟1 mol碱发生中和反应所放出的热量叫做中和热 4．已知H—H键能为436 kJ·mol－1，N—H键能为391 kJ·mol－1，根据化学方程式： N2+3H22NH3ΔH=－92.4 kJ·mol－1则N≡N键的键能是（） A．431 kJ·mol－1 B．946 kJ·mol－1 C．649 kJ·mol－1 D．869 kJ·mol－1 5．下列热化学方程式中的ΔH最小的是（） A．NaOH (aq)+HCl (aq)==NaCl (aq)+H2O (l) ΔH1 B．NaOH (aq)+H2SO4 (aq)== Na2SO4 (aq)+H2O (l) ΔH2 C．CH3COOH (aq)+NaOH (aq)==CH3COONa (aq)+H2O (l) ΔH3 D．NaOH (aq)+ H2SO4 (浓)== Na2SO4 (aq)+H2O (l) ΔH4 6．“能源分类相关图”如图所示，四组能源选项中全部符合图中阴影部分的能源是（） A．煤炭、石油、潮汐能 B．水能、生物能、天然气 C．太阳能、风能、沼气 D．地热能、海洋能、核能 7．已知充分燃烧a g 乙炔气体时生成1 mol 二氧化碳气体和液态水，并放出热量b kJ，则乙炔燃烧的热化学方程式书写正确的是（） A．2C2H2 (g)+5O2 (g)==4CO2 (g)+2H2O (l) ΔH=－4b kJ·mol－1

热平衡调节

热平衡调节方法 热平衡调节是指对管网进行流量调节，使实际流量与设计流量相匹的调节，对用户室温的好坏与能源的充分利用有着重要的作用。根据我公司的实际情况采用比例调节法对管网进行热平衡调节。 首先，应根据以往数据对换热站的压差进行调整，使压差达到小区正常供热所需要的压差，然后在换热站处用测温枪对各条支线的回水进行测温（供水温度基本相同）温度不相同的通过调节阀或者闸阀对流量进行调节，使各条直线的温度基本相同，温差控制在2℃以内，对于有自力式流量调节阀的应该算出流量。 换热站调节完毕之后，选定一条直线对这条直线上的所有住宅的单元井进行测温，并一一记录，并发现其中的规律，对于温度高的地方我们采取关小阀门的措施，对于温度低的地方我们采取开大阀门的措施，对于有自力式流量调节阀的则算出其流量，由于闸阀或者其他阀门没有刻度，所以对于阀门开大或者关小的尺度难以确定，这需要我们多次测量多次比对，使回水温度基本保持一致（对于调节主要依据的是供回水温度，压差次要考虑）。换热站内的各条直线都按此方法进行调节。 然后再回到换热站对各条直线的回水温度进行测温，温差控制在1℃以内。 最后要进行的是对楼宇内部的纵向细调，由于我公司采暖系统多数为下供下回式系统，这样顶部系统压差多数会偏小，底部压差偏大，同时考虑到底层的热负荷较大的特点，所以对首尾进行细微调整，重

点是中间部分，使整栋楼的供回水温度相同。 由于我公司高层采暖系统部分采用直连供系统，而对于直连供系统的调节主要是对回水上的控制阀门进行调节，但是在调节工程中注意需要直连供厂家的人到场，避免出现私自改动流量导致大量空气吸入系统现象的发生。 备注：流量公式G=0.86*Q/tg-th 经验公式地热4.5kg/㎡暖气3.2kg/㎡

平衡常数与溶度积资料

平衡常数与溶度积

平衡常数 1.利用Q与K的大小关系，判断反应进行的方向、v(正)与v(逆) 的大小以及平衡移动的方向 练习：1.反应CO(g)＋H 2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH=－41.2kJ·mol-1，在800℃时的化学平衡常数K＝1.0。某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表： CO H 2O CO 2 H 2 0.5 mol 8.5 mol 2.0 mol 2.0 mol 此时反应中正、逆反应速率的关系式是（） A．v(正)＞v(逆) B．v(正)＜v(逆) C．v(正)＝v(逆) D．无法判断 2.利用催化氧化反应将SO 2转化为SO 3 是工业上生产硫酸的关键步骤。 已知：SO 2（g）＋1/2O2（g） SO3（g）△H＝－98 kJ·mol－1。某温度下该反应的平衡常数K＝10/3，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O 2(g)和3.0 mol SO 3 (g)，则反应开始时v（正）v（逆）（填“＜”、“＞”或 “＝”）。 3.汽车尾气的主要成分是一氧化碳和氮氧化物，治理尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)；△H＜0。 （1）若在一定温度下，将2molNO、1molCO充入1L固定容积的容器中，反应过程中各物质的浓度变化如图所示。则从开始到达到平衡状态的过程中，平均反应速率 v(CO 2 )=_____________________ (结果保留两位有效数字)。 （2）若保持温度不变，20min时向容器中充入CO、N2各0.6mol， 平衡将__________移动（填“向左”、“向右”或“不”）。 20min 时，若改变反应条件，导致N2浓度发生如图所示的变化，则改变的条件 可能是_______（填字母）。 ①加入催化剂②降低温度③缩小容器体积④增加CO 2 的物质的量 Ａ.只有①Ｂ.①和②Ｃ.只有③Ｄ.只有④ 2.平衡常数和转化率的相互换算 练习：某温度下，向密闭容器中充入2.0 mol CO和1.0mol H2O，发生反 应：CO（g）+H 2O（g） CO2（g）+H2（g）。CO的转化率随时间变化关系如图， 若t2时刻向平衡体系中再通入1.0 mol H2O（g），请在原坐标图中将改 变这一条件后CO的转化率的变化结果表示出来。 （4）氨气是制取硝酸的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92 kJ/mol ①温度为T℃时，将2a mol H2和a mol N2放入0.5 L 密闭容器中， 充分反应后测得N2的转化率为50％。则该反应的化学平衡常数 为。

化学平衡与能量

4、等效平衡与能量 【例】已知2SO2(g)＋O2=2SO3(g)；ΔH＝－a kJ/mol，在一个有催化剂的固定体积的容器中充入2mol SO2和1 mol O2，在500℃时充分反应达到平衡时，SO3的浓度为W mol/L，放出的热量为b kJ。（1）若在原来的容器中只加入2 mol SO3，500℃时充分反应达到平衡时，SO3的浓度也为W mol/L，吸收的热量为c kJ。则a、b、c三数值满足何种关系？ （2）若将上述容器该为恒压容器（反应前体积相同）充入2mol SO2和1 mol O2，在500℃时充分反应达到平衡时，放出热量为d kJ ，比较b、d的大小。 【解析】（1）错解：因为是恒温恒容，充入2mol SO2和1 mol O2与充入2 mol SO3可视为等效平衡，最终各物质的量相同，产生热效应相同，因此b=c。 正解：虽然为等效平衡，但二者的转化率并不一定相同。由于二者最终达到相同的平衡状态，不过一个正，一个反。因此二者的转化率之和为1，故a＝b＋c。至于b、c的大小关系只能由它们的转化率的大小来决定。 2）若改为恒压容器后，与恒容时相比，相当于在恒容的基础上加压。因为正反应是体积减小的反应，加压向正反应方向移动使SO2和O2的转化率增大，故d>b。 练习1．在T℃条件下，向lL固定体积的密闭容器M中加入2molX和lmolY，发生如下反应： 2X(g)+Y(g)aZ(g)+W(g) △H=－Q kJ·mol－1(Q>O)。当反应达到平衡后，放出的热量为Q1kJ。若平衡后再升高温度，混合气体的平均相对分子质量减小。维持温度T℃不变，若起始时向容器M 中加入物质的物质的量如下，则反应达到平衡后放出的热量仍为Q1kJ的是( ) A．2molX、1molY、1molAr B．amolZ、1molWC．lmolX、0.5molY、0.5amolZ、0.5molW D．2molX、1molY、1molZ 提示：升高温度，平衡左移，混合气体的平均相对分子质量减小，知混合气体总物质的量应增大，故有2+1﹥a+1，a只能是1。选项A稀有气体不参与反应，属于恒温、恒容下投料量相同的等效平衡。选项B、C均有Z参与，虽转化为起始投料与原平衡投料量相同，但与原平衡相比生成Z 的量要少，放出热量也少，热量不相等，不合题意，易误选请注意。答案：A。 练习3．已知：T℃时，2H(g)+Y(g)2I(g) △H =196.6 kJ·mol－1。T℃时，在一压强恒定的密闭容器中，加入4 mol H和2 mol Y，反应达到平衡后，放出354 kJ的热量。若在上面的平衡体系中，再加入1 molI气体，T℃时达到新的平衡，此时气体H的物质的量为( ) A．0.8 mol B．0.6 mol C．0.5mol D．0.2mol 提示：由题设焓变199.6kJ·mol－1和放出热量354kJ可求得3.6 molH参加反应，转化率为90%，再加入1 molI气体，即相当于再加入1 molH和0.5molY，属等效平衡，转化率不变，故平衡时n(H)=(4+1)mol×(1－90%)=0.5 mol。答案：C。 练习5.（2010江苏卷14）在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) △H=－92.4 kJ·mol－1） 下列说法正确的是( ) A．2 c1﹥c3B．a+b=92.4 C．2P1﹤P3 D．α1+α3﹤1

热平衡计算

热平衡计算 热平衡计算 1．热平衡原理 要使通风房间温度保持不变，必须使室内的总得热量等于总失热量，即。 在通风过程中，室内空气通过与进风、排风、围护结构和室内各种高低温热源进行交换，为了使房间内的空气温度保持不变，必须使房间内的总得热量∑Qd与总失热量∑Qs相等，也就是要保持房间内的热平衡。即热平衡：∑Qd=∑Qs。 通风房间内的得热与热量如图3-2-7所示。随工业厂房的设备、产品及通风方式的不同，车间得热量、失热量差别较大。一般通过高于室温的生产设备、产品、采暖设备及送风系统等取得热量；通过围护结构、低于室温的生产材料及排风系统等损失热量。 图3-2-7 通风房间内的得热与热量模型 在使用机械通风，又使用再循环空气补偿部分车间热损失的车间中，热平衡的等量关系如图3-2-8所示。

图3-2-8 热平衡的等量关系 由图3-2-8的热平衡等量关系，即的通风房间热平衡方程式为： （3-2-16） 式中——围护结构、材料吸热的总失热量，kW； ——生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量，kW； Lp——局部和全面排风风量，m3/s； Ljj——机械进风量，m3/s； Lzj——自然进风量，m3/s； Lhx——再循环空气量，m3/s； pu ——室内空气密度，kg/ m3； Pw——室外空气密度，kg/ m3； tu——室内排出空气湿度，℃； tjj——机械进风湿度，℃； to——再循环送风温度，℃； c——空气的质量比热，其值为1.01kj/kg·℃； tw——室外空气计算湿度，℃， tw的确定：在冬季，对于局部排风及稀释有害气体的全面通风，采用冬季采暖室外计算湿度。对于消除余热、余湿及稀释低毒性有害物质的全面通风，采用冬季通风室外计算温度是指历年最冷月平均温度的平均值。 通风房间的风量平衡、热平衡是风流运动与热交换的客观规律要求，设计时应根据通风要求保证满足设计要求的风量平衡与热平衡。如果实际运行时所达到的新平衡状态与设计要求的平

热平衡路试实验大纲

整车热平衡路试实验大纲 1.适用范围 本实验大纲适用于标杆车及样车测定汽车热平衡能力的道路试验方法。 本实验大纲适用于同时装有强制循环液冷式发动机和具有手动挡功能变速器的各类汽车，其他类型的汽车也参照执行 2.实验依据 2.1 GB/T 12542-2009 《汽车热平衡能力道路实验验证方法》 2.2 GB/T 12534 《汽车道路实验方法通则》 2.3 GB/T 18297-2001《汽车发动机性能实验方法》 3. 整车热平衡实验相关术语和定义 a）环境温度:汽车行驶时周围环境阴影下1.5m高处的空气温度。 b）冷却介质:起冷却作用的物质，包括发动机冷却液、发动机润滑油、变速器润滑油、驱动桥润滑油等。本试验中只对发动机冷却液和发动机润滑油的温度进行测量。 c) 热平衡:系统(零部件、总成、汽车)各部分温度与环境温度的差值达到稳 定状态。 d) 汽车热平衡:汽车动力总成(发动机、变速器、驱动桥)热平衡。 e) 冷却常数:汽车热平衡时冷却介质温度与环境温度的差值。 f)冷却介质许用最高温度:汽车动力总成(发动机、变速器、驱动桥)正常工 作所允许的冷却介质最高温度(由生产厂给定)。 g) 极限使用工况:汽车低档位、全油门长时间输出最大扭矩或最大功率的

情况。 h) 常规使用工况:汽车高速行驶、高速爬坡、长时间怠速等汽车常见使用工况。 i) 极限使用许用环境温度:极限使用工况下汽车受冷却介质许用最高温度的 限制而允许使用的最高环境温度。 j) 常规使用许用环境温度:常规使用工况下汽车受冷却介质许用最高温度的 限制而允许使用的最高环境温度。 4. 实验条件及所需工具 4.1 无雨、无雾，环境温度不低于30℃，风速不大于3m/s。如果环境温度低 于30℃，则应详细记录实验时的环境温度、湿度、大气压力等气象参数。 4.2 实验道路按GB/T 12534 的规定，要求路面坚硬、平坦、清洁、干燥，用 混凝土或者沥青铺装，要有足够长的高速跑道，纵坡度小于0.1%。 4.3 轮胎充气压力对实验数据的准确性有较大影响。在进行实验之前应使汽车 轮胎充气压力在冷态的时候符合该车的技术条件规定，误差不得超出±10Kpa。 4.4 在实验过程中被试车辆所用的燃料、机油及冷却液应符合该车技术条件或现行国家标准的规定，采用制造厂规定的牌号。 4.5有挡风效果的“十”字挡风墙，一般长4m、高2.5米，参见附录A。 4.6 实验用主要仪器设备见表1。 表1

化学反应速率与化学平衡知识点归纳完整版

化学反应速率与化学平衡知识点归纳 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

化学反应速率与化学平衡考点归 纳 一、化学反应速率 ⑴. 化学反应速率的概念及表示方法：通过计算式： 来理解其概念： ①化学反应速率与反应消耗的时间(Δt)和反应物浓度的变化(Δc)有关； ②在同一反应中，用不同的物质来表示反应速率时，数值可以相同，也可以是不同的.但这些数值所表示的都是同一个反应速率.因此，表示反应速率时，必须说明用哪种物质作为标准.用不同物质来表示的反应速率时，其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比. 如：化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m ∶n ∶p ∶q ③一般来说，化学反应速率随反应进行而逐渐减慢.因此某一段时间内的化学反应速率，实际是这段时间内的平均速率，而不是瞬时速率. ⑵. 影响化学反应速率的因素： 【注意】 ①化学反应速率的单位是由浓度的单位(mol ·L －1)和时间的单位(s 、min 或h)决定的，可以是mol ·L －1·s －1、mol ·L －1·min －1或mol ·L －1·h －1，在计算时要注意保持时间单位的一致性． ②对于某一具体的化学反应，可以用每一种反应物和每一种生成物的浓度变化来表示该反应的化学反应速率，虽然得到的数值大小可能不同，但用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比． 如对于下列反应： mA + nB ＝ pC + qD t c v ??=

q D v p C v n B v m A v ) ()()()(=== 有：)(A ν∶)(B ν∶)(C ν∶)(D ν＝m ∶n ∶p ∶q 或： ③化学反应速率不取负值而只取正值． ④在整个反应过程中，反应不是以同样的速率进行的，因此，化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率． [有效碰撞] 化学反应发生的先决条件是反应物分子(或离子)之间要相互接触并发生碰撞，但并不是反应物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反应．能够发生化学反应的一类碰撞叫做有效碰撞． [活化分子] 能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子． 说明 ①活化分子不一定能够发生有效碰撞，活化分子在碰撞时必须要有合适的取向才能发生有效碰撞．②活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数．当温度一定时，对某一反应而言，活化分子百分数是一定的．活化分子百分数越大，活化分子数越多，有效碰撞次数越多． [影响化学反应速率的因素] I. 决定因素（内因）：反应物本身的性质 Ⅱ. 条件因素（外因） 压强 对于有气体参与的化学反应，其他条件不变时（除体积），增大压强，即体积减小，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快；反之则减小.若体积不变，加压（加入不参加此化学反应的气体）反应速率就不变.因为浓度不变，单位体积内活化分子数就不变.但在体积不变的情况下，加入反应物，同样是加压，增加反应物浓度，速率也会增加.

温度、热量与热变形的关系及计算方法研究

温度、热量与热变形的关系及计算方法研究 摘要:通过分析热变形与热量之间的关系，提出利用平均线膨胀系数，将较复杂温度分布(如移动持续热源形成的温度分布) 情况下工件热变形量的计算简化为热量含量相同且温度均布状态下工件热变形量的计算方法，并给出了计算实例。 1 引言 在机械制造、仪器仪表等行业，由温度引起的热变形是影响机器、仪器设备精度的重要因素，热变形引起的误差通常可占总误差的1/3。在精密加工中，热变形引起的误差在加工总误差中所占比例可达4 0%～70%。为提高机器设备的工作精度，通常可采用温度控制和精度补偿两种途径来减小温度对精度的影响。温度控制是对关键热源部件或关键零件的温度波动范围进行精密控制(包括环境温度控制)。实现方法包括:①采用新型结构，如机床中的复合恒温构件等;②使用降温系统控制部件温升;③采用低膨胀系数材料等。这些方法都可程度不同地降低热变形程度，但成本较高。精度补偿方法是通过建立热变形数学模型，计算出热变形量与温度的关系，采用相应的软件补偿或硬件设备进行精度补偿。精度补偿法虽然成本较低，但要求建立精确且计算简便的数学模型。目前常见的数学模型大多是以温度作为主要计算因素，当形状规则的工件处于稳定、均匀的温度场中时，热变形数学模型的计算简便性可得到较好保证，但对于处于移动持续热源温度

场中的工件，其温度分布函数的计算将变得相当复杂，甚至无法得出解析解，只能采用逼近的近似数值解法。例如:对精密丝杠进行磨削加工时，磨削热引起的丝杠热变形会导致丝杠螺距误差。在计算丝杠热变形量时，首先必须建立砂轮磨削热产生的移动持续热源在丝杠上形成的温度分布数学模型。再如:车削加工中产生的切削热形成一持续热源，使车刀产生较大热膨胀量(可达0.1mm)，严重影响加工精度。计算车刀的热变形量时，首先需要建立持续热源在车刀刀杆中的温度分布模型，这就增加了计算的复杂性。 图1 双原子模型示意图 本文从温度、热量和热变形的定义出发，分析了热量与热变形的关系。利用该关系，可简化实际工程应用中的热变形数学模型，减小运算工作量。 2 热变形原理及计算公式 热变形原理相当复杂，目前只能在微观上给予定性解释。固体材料的热膨胀本质上可归结为点阵结构中各点平均距离随温度的升高 而增大。德拜(Debye)理论认为，各原子间的热振动相互牵连制约，随着温度的升高，各质点的热振动加剧，质点间的距离增大，在宏观上表现为晶体膨胀现象。用图1所示双原子模型可解释如下:在温度T0时，原子1与原子2的间距为r0，当温度升高时，原子热运动加剧，原子间势能增加，两原子间势能U(r)增大，原子间距r=r0+x0。将U(r)

2019高考化学三轮冲刺大题提分大题精做8以能量和化学平衡串联反应原理综合题

2 。 O CH CH 转化率就不一定等于 90%，所以在 t 1 时，该反应的平衡常数为 8.1mol·L －1 是不正确的； 3）由表中数 。 大题精做八 以能量和化学平衡串联反应原理 1.（2018 南昌二中理综）甲醇可作为燃料电池的原料。工业上利用 CO 2 和 H 2 在一定条件下反应合 成甲醇。 （1）已知在常温常压下： ①2CH 3OH(l)＋3O 2(g)===2CO (g)＋4H 2O(g) Δ H ＝－1275.6kJ/mol ②2CO(g)+O 2(g)===2CO (g) Δ H ＝－566.0kJ/mol ③H 2O(g)===H O(l) Δ H ＝－44.0kJ/mol 写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式： （2）甲醇脱氢可制取甲醛 CH 3OH(g)HCHO(g)+H 2(g)，甲醇的平衡转化率随温度变化曲线如下图所 示。回答下列问题： ①600 时，Y 点甲醇的 υ (逆)(正)（填“>”或“<”）。 ②从 Y 点到点可采取的措施是____________________________。 ③有同学计算得到在 t 1 时，该反应的平衡常数为 8.1mol·L －1。你认为正确吗？请说明理由 。 （3）纳米级 Cu 2O 由于具有优良的催化性能而受到关注。在相同的密闭容器中，使用不同方法制 得的 Cu 2（Ⅰ）和（Ⅱ）分别进行催化 CH 3OH 的脱氢实验： 3OH(g)HCHO(g)+H 2(g)； 3OH 的浓度（mol·L 1） 随时间 t (min)变化如下表： 序号 ① ② ③ 温度 T 1 T 1 T 2 0.050 0.050 0.10 10 0.0492 0.0488 0.094 20 0.0486 0.0484 0.090 30 0.0482 0.0480 0.090 40 0.0480 0.0480 0.090 50 0.0480 0.0480 0.090 可以判断：实验①的前 20min 的平均反应速率 ν (H 2)＝；实验温度 T 1T 2（填“>”、“<”）；催化 剂的催化效率：实验①实验②（填“>”、“<”） 【解析】（1）根据盖斯定律，(①-②+4×③)/2，得甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化 学方程式为 CH 3OH(l)+ O 2(g)===CO(g)+2H O(l) Δ H ＝﹣442.8kJ∕mol；（2）①由图可知，600 时，Y 点甲醇的转化率大于平衡时的转化率，说明反应逆向进行，则甲醇的 υ (逆)>(正)，②由图可知，升 温，甲醇的平衡转化率增大，说明正向是吸热反应，从 Y 点到点应该让反应逆向进行，所以可采取降 温的措施，又因为正向是体积增大的反应，还可采取增大压强的措施；③当甲醇的起始浓度不一样时， （ 据可知，实验①的前 20min CH 3OH 的浓度变化了 0.0014mol/L ，则生成氢气浓度是 0.0014mol/L ，ν (H 2)

从热平衡的建立过程来理解温度

从热平衡的建立过程来理解温度 江苏省华罗庚中学物理组周月平213200 [摘要]：本文从热平衡的建立过程来分析和理解有关温度的两个知识点：即温度与冷热程度的关系和温度与分子平均动能的关系。其中重点分析了分子平均动能与温度的关系，分析过程中采取了一般--特殊--一般的分析方法，分析过程和方法简单易懂，期望能帮助学生理解热学中的核心概念“温度”。 [关键词]：热平衡温度分子平均动能冷热程度 温度时什么？对于刚接触热学的高中生来说，就只有两点认识：（一）温度就是物体的冷热程度、（二）温度是分子热运动剧烈程度的标志。对于高中学生来说根本无法理解温度这个概念的实质，从字面上很容易错误地理解为热的物体温度高，冷得物体温度低。（比如相同温度的木头和铁块，用手去触摸后的感觉不一样）。教材中从布朗运动的剧烈程度的角度分析，温度越高，分子运动越剧烈，于是可以得到温度越高，分子的平均动能越大的结论[1]。学生对这个结论的理解是没有任何问题的，但是教材中随后出现的：理想气体的热力学温度与分子的平均动能成正比[1]。这样的定量的关系，学生就无法理解了。分子的平均动能为什么与温度有这样的定量关系，而且与物质的状态无关？对于学生而言，这个知识点只能靠记忆了，这样的话物理概念就成了毫无意义的知识记忆，没有任何物理内涵，也失去了物理思想。如何帮助学生形象理解温度就显得非常有意义了。 下面我们从热平衡的建立过程来帮助我们理解温度的概念：我们知道，在于外界影响隔绝的条件下，使两个物体相互接触，让它们之间发生传热，则热的物体变冷，冷得物体变热，经过一段时间后，最终他们的冷热程度就相同了，即认为温度是相同的。我们说，它们彼此达到了热平衡状态[2]。对于这个事实，我们可以用温度计测体温的例子来理解。热平衡建立的过程从微观上来看就是运动着的分子的碰撞过程，碰撞过程看成是完全弹性碰撞，则碰撞过程要满足动量守恒和系统机械能守恒，计算结果表明，分子间的碰撞过程实际上就是能量传递过程，当分子的平均动能相等时，能量不再传递，即达到了热平衡状态[2]。对于这样的认识，我们可以从用手触摸物体感觉冷热的例子来理解，如果物体的温度比手的温度高（则物体中分子的运动剧烈），我们会感觉到烫，手发烫的过程实际上就是物体分子对手的碰撞把能量传递给手的过程。如果物体的温度比手的温度低，我们会感觉到冷，手发冷的过程实际上就是通过分子的碰撞把手上的能量传递给物体的过程。最终手何物体得温度会相同，则不会感觉到冷热了。达到热平衡后有两大表现：宏观上物体的温度相同，微观上分子平均动能相同。也就是说分子的平均动能与温度有关系。

化学反应平衡能量易错题及解析

1、在其他条件不变时，改变某一条件对A：（g）+3B（g）═2AB3，（g）化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律（图中T表示温度）．下列结论正确的是（） A．a、c两点A2的转化率相等 B．正反应一定是吸热反应，且T2＞T1 C．b点时，平衡体系中A、B原子数之比最接近于1：3 D．向a点的平衡体系中加入A2，可达到b点的平衡状态 解析： A、根据图象可知，a、b、c各点中B的起始物质的量依次增 大，对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，则达到平衡时A2的转化率大小为：a＜b＜c，故A错误． B、B、若T2＞T1，由图象可知温度升高生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反 应分向移动，则正反应为吸热反应，若T1＞T2，由图象可知温度升高生成物的物质的量减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，故B错误． C、C、AB3的体积分数最大时，AB3占总气体的量最大，则体系的原子个数比就要决定于 AB3的原子个数比，即1：3，故C正确． D、D、向a点的平衡体系中加入A2，可以使AB3的体积分数达到b点的值，但是不能说 是达到b点的平衡状态，本题是恒温恒容条件下，A2的物质的量不变，根据改变B2的物质的量分别在两个温度下AB3达到平衡状态时的体积分数曲线图，结合等效平衡解释知，只有初始状态时A2和B2的物质的量完全相同时才能达到等效平衡，故D错误．E、故选C． 2、在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。 （3）温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向（填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是。 答案：逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

化学平衡常数及其计算

考纲要求 1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进行相关计算。 考点一化学平衡常数 1．概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 2．表达式 对于反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)， K＝c p?C?·c q?D? c m?A?·c n?B? (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。3．意义及影响因素 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 4．应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 (2)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。 对于化学反应a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)的任意状态，浓度商：Q c＝c c?C?·c d?D? c a?A?·c b?B? 。 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 (3)利用K可判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 深度思考

1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度() (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数() (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动() (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化() (5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度() (6)化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热() 2．书写下列化学平衡的平衡常数表达式。 (1)Cl2＋H2O HCl＋HClO (2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) (3)CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O (4)CO2－3＋H2O HCO－3＋OH－ (5)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) 3．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系 ①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1 ②1 2N2(g)＋ 3 2H2(g)NH3(g)K2 ③2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3 (1)K1和K2，K1＝K22。 (2)K1和K3，K1＝1 K3。 题组一平衡常数的含义 1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)＋NaCl(s)NaNO3(s)＋ClNO(g)K1

《化学反应速率与能量变化》知识梳理

专题二化学反应与能量变化知识梳理 一。化学反应 （一）化学反应速率——用来衡量化学反应进行的快慢 1.表示； 化学反应速率可用单位时间内或来表示。 2.表示方法：V= 2.单位：或 3.特点 ⑴均取正．值，是平均速率 ⑵同一反应用不同物质表示数值不一定 ．．．相同 ⑶同一反应，各物质表示的速率比等于 ．．．．．．．．．） ．．化学计量数之比（等于 ．．各物质的变化量之比 4.反应速率的影响因素 ⑴内因--_______（决定因素） ⑵外界因素：①反应物的浓度;其他条件相同时，反应物的浓度，反应速率越大。 ②反应的温度；其他条件相同时，反应的温度，反应速率越大。 ③催化剂；其他条件相同时，加入催化剂能显著反应速率。 ④固体反应物的颗粒，反应物的接触面积，反应速率越大。 （二）化学反应限度（化学平衡） 1.研究对象---- 反应 在条件下既可以向方向进行，又可以向方向进行的反应。 可逆反应用“”表示。 可逆反应有一定限度，反应物不可能完全转化为生成物 2．化学平衡的建立 如果把某一个可逆反应的反应物装入密闭容器，其反应情况如下： ⑴反应开始时v(正)很大，v（逆）为。 ⑵反应开始时；反应物减少v(正)逐渐。生成物由无 到有逐渐增多v（逆）从开始逐渐。 ⑶反应达到平衡时：v(正)v(逆)，反应混合物各组分的 浓度不再发生变化。 3.化学平衡状态 可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，和相等，反应物和生成物的_____________不再发生变化，称为化学平衡状态。 化学平衡状态的特征： 动：动态平衡 V正≠0， V逆≠0 等：V正=V逆 定：各组分的浓度保持不变（不是相等，也不能某种比例） 变；条件改变，平衡发生移动

化学反应的平衡常数和影响因素

关于化学平衡的浅析 摘要：化学平衡是在宏观条件一定的可逆反应中，化学反应正逆反应速率相等，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。根据勒夏特列原理，如一个已达平衡的系统被改变，该系统会随之改变来抗衡该改变。本文拟就化学平衡及其移动的本质、化学反应的平衡常数和等温方程、化学平衡的应用作几点讨论。 关键字：化学平衡勒夏特列原理平衡常数等温方程应用 1.化学平衡及其移动的本质 化学平衡及其移动，是经典热力学阐释化学反应限度与反应推动力关系的重要表达方式。经典热力学从物质的宏观状态变化的角度出发，探讨反应中的能量变化关系，并将化学反应式两边看作化学变化前、后的两种热力学状态。通过反应前、后的状态变化，即反应的温度Ｔ、焓变ΔＨ和熵变ΔＳ阐明了反应进行的推动力，即ΔＧ＝ΔＨ－Ｔ×ΔＳ（吉布斯自由能变化）。从而为一个反应能否自发进行提供了判断的依据。当然，该推动力仅仅是建立在反应物和生成物互不混合的纯态基础上。对一个实际的反应系统，即使反应的ΔＧ＜０，反应能自发进行，系统的实际反应推动力还要包括反应物、生成物相互混合过程对吉布斯自由能的影响。因此，一个反应系统的反应推动力实际是：ΔＧ＝ΔＧ纯态＋ΔＧ混合影响＝［（１－ξ）ΔＧ反应物＋ξΔＧ生成物］＋ＲＴ［（１－ξ）ｌｎ（１－ξ）＋ξｌｎξ］ξ——反应进度 经典热力学的研究建立了反应系统的推动力与反应限度（平衡常数）之间的关系为ΔrＧm○一＝－ＲＴＬｎＫ○一。从而确立了化学反应的能量变化与反应限度之间的关系。 从经典热力学有关化学反应平衡理论的概述可以看出：化学平衡是反应系统的热力学状态变化的结果和体现；平衡常数与反应体系温度息息相关；反应平衡体系中各物质的浓度，由平衡常数所决定，但其又以系数的幂次方关系对平衡体系产生影响；反应的推动力或平衡常数可以在一定的反应条件下，由反应物的转化率间接地表达，但平衡体系变化，必然伴随转化率的变化；经典反应热力学仅从反应前、后状态的能量变化的角度出发，去探讨反应的可能性与限度问题，始终都未涉及反应从始态到终态之间的过程问题，也就是说，热力学基础上建立的对化学反应问题的结论，与反应速率之间没有任何的联系。 经典热力学有关平衡移动的理论，为化学反应的应用，提供了反应的状态条件（如

期末复习第二章化学反应与能量(两课时)

第二章化学反应与能量（两课时） 第一节化学能与热能 1、 在任何的化学反应中总伴有能量的变化。 原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要吸收能量，而形成生成物中的化学键要放岀 _______________ 能量。化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。一个确定的化学反应在发生过程中是吸收 能量还是放出能量，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。 E 反应物总能量〉E 生成物总 能量，为放热反应。E 反应物总能量v E 生成物总能量，为吸热反应。 2、 常见的放热反应和吸热反应 常见的放热反应：①所有的燃烧与缓慢氧化。②酸碱中和反应。③金属与酸反应制取氢气。 △ ④大多数化合反应（特殊： C + CO 2 2CO 是吸热反应）。 △ 常见的吸热反应：①以 C 、H 2、CO 为还原剂的氧化还原反应如： C （s ）+ H 2O （g ） CO （g ） + H 2（g ）。 ② 铵盐和碱的反应如 Ba （OH ）2 ? 8H 2O + NH 4C1 = BaCl 2 + 2NH 3T + 10出0 ③ 大多数分解反应如 KCIO 3、KMnO 4、CaCO s 的分解等。 ［思考］一般说来，大多数化合反应是放热反应，大多数分解反应是吸热反应，放热反应都不需要加热，吸 热反应都需要加 热，这种说法对吗？试举例说明。 点拔：这种说法不对。如 C +CO 2的反应是放热反应，但需要加热，只是反应开始后不再需要加 热，反应放出的热量可以使反应继续下去。 Ba （OH ）2 ? 8H 2O 与NH 4CI 的反应是吸热反应，但反应并不需要 加热。 ［练习］1、下列反应中，即属于氧化还原反应同时又是吸热反应的是（ ） A.Ba （OH ）2.8H 2O 与NH 4CI 反应 B.灼热的炭与 CO 2反应 C.铝与稀盐酸 D.H 2与。2的燃烧反应 2、已知反应X + Y = M + N 为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（ ） A. X 的能量一定高于 M B. Y 的能量一定高于 N C. X 和Y 的总能量一定高于 M 和N 的总能量 D. 因该反应为放热反应，故不必加热就可发生 第二节化学能与电能 12 （1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

完整word版,介电常数与好三因素间的关系

介电常数与耗散因数间的关系 介电常数又称电容率或相对电容率，是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数。其表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力，例如一个电容板中充入介电常数为ε的物质后可使其电容变大ε倍。介电常数愈小绝缘性愈好。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数还用来表示介质的极化程度，宏观的介电常数的大小，反应了微观的极化现象的强弱。气体电介质的极化现象比较弱，各种气体的相对介电常数都接近1，液体、固体的介电常数则各不相同，而且介电常数还与温度、电源频率有关有些物质介电常数具有复数形式，其实部即为介电常数，虚数部分常称为耗散因数。 通常将耗散因数与介电常数之比称作耗散角正切，其可表示材料与微波的耦合能力，耗散角正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强。例如当电磁波穿过电解质时，波的速度被减小，波长也变短了。 介质损耗是指置于交流电场中的介质，以内部发热的形式表现出来的能量损耗。介质损耗角是指对介质施加交流电压时，介质内部流过的电流相量与电压向量之间的夹角的余角。介质损耗角正切是对电介质施加正弦波电压时，外施电压与相同频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tgδ. 其物理意义是：每个周期内介质损耗的能量//每个

周期内介质存储的能量。 介电损耗角正切常用来表征介质的介电损耗。介电损耗是指电介质在交变电场中,由于消耗部分电能而使电介质本身发热的现象。原因是电介质中含有能导电的载流子,在外加电场作用下,产生导电电流,消耗掉一部分电能,转为热能。任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损耗。 用tgδ作为综合反应介质损耗特性优劣的指标，其是一个仅仅取决于材料本身的损耗特征而与其他因素无关的物理量，tgδ的增大意味着介质绝缘性能变差，实践中通常通过测量tgδ来判断设备绝缘性能的好坏。 由于介电损耗的作用电解质在交变电场作用下将长生热量，这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在绝缘技术中，特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因数，即电介质损耗角正切tgδ较低的材料。但是，电介质损耗也可用作一种电加热手段，即利用高频电场（一般为0.3--300兆赫兹）对介电常数大的材料（如木材、纸张、陶瓷等）进行加热。这种加热由于热量产生在介质内部，比外部加热速度更快、热效率更高，而且热均匀。频率高于300兆赫时，达到微波波段，即为微波加热（家用微波炉即据此原理）。 在绝缘设计时，必须注意材料的tgδ值。若tgδ过大则会引起严重发热，使绝缘材料加速老化，甚至导致热击穿。 一下例举一些材料的ε值：

温度和热

100℃ 0℃ C C-0 F-32 100-0 212-32 C=5/9(F-32) 第5章溫度和熱 第一節溫度計 1. 溫度：冷熱的程度。 2. 溫標： A. 攝氏溫標：瑞典科學家攝休烏斯訂定在一大氣壓下水的熔點(mp)為0℃， 水的沸點(bp)為100℃。(亞洲國家通用屬公制單位)。 B. 華氏溫標：德國科學家華倫赫特訂定在一大氣壓(atm)下水的mp 為32℉， 水的bp 為212℉。(歐美國家通用屬英制單位)。 C. 克氏溫標：又稱絕對溫標，單位為K ；絕對零度為理想氣體體積為零時的 溫度，約為-273℃，故0℃=273K 。 溫標換算攝氏換華氏

☆ 3.溫度計設計原理：利用物質的物理特性會與溫度的高低成規律變化的現象者均 可用來測量溫度的大小。 A.一般物體之熱脹冷縮的特性。 任何物質不論任何狀態(固、液、氣)對溫度均會有熱脹冷縮的現象(水在0 ℃~4℃時為冷脹熱縮)。 a.氣態：此狀態的膨脹係數較高(單位溫度下的體積變化量)所以以氣態 為介質來製造溫度計應最準確、最敏銳。 b.液態：此狀態為目前人類較常用的溫度計(酒精溫度計、水銀溫度計)。 c.固態：一般利用兩種不種膨脹係數的金屬薄片黏合在一起，因溫度變 化後所產生的體積差異形成彎曲現象，高溫時向膨脹係數小的金屬片 彎曲，低溫時向膨脹係數大的金屬彎曲。 B.金屬線之電阻隨溫度之增高而增大。(補充) C.體積一定之氣體，壓力隨溫度之增大而增大。 D.壓力一定之氣體，體積隨溫度之增大而增大。(同A之a項) E.利用紅外線輻射方式測定溫度。(耳溫槍) F.液晶利用顏色變化來顯示溫度高低。

液 面 變 化 時間 自製溫度計測高溫時液面變化與時間關係圖液 面 變 化 時間 自製溫度計測低溫時液面變化與時間關係圖 4.溫度計除具有隨溫度而改變之特性外，尚須具備下列特性。 A.當與待測物接觸時，須迅速達到熱平衡。 B.其改變溫度所需之熱量甚小，以免與待測物接觸時，改變了待測物之溫度。 C.有一致性，不因測量之次數而改變。 D.靈敏度要大。 5.實驗室利用水製造溫度計時之注意事項： A.水必須染成藍色或紅色以方便觀察液面之變化。 B.毛細玻璃內之口徑越細靈敏度越高(高度變化較明顯)。 C. D.反之測低溫時液面會先上升後再下降。 E.測量高溫物體溫度時其實際溫度較測量溫度(溫度計顯示溫度)高。 F.測量低溫物體溫度時其實際溫度較測量溫度低。 G.因水的密度特性所以利用水當媒介來測量溫度時須注意其溫度的限制，可 測量0℃~4℃或4℃~100℃。 理。