全國中小學科展

氣球的脹熱縮冷

科展類別
全國中小學科展
屆次
第47屆--民國96年
科別
物理科
得獎情形
佳作
學校名稱
臺北市立第一女子高級中學
指導老師
張清俊
作者
王韻筑
關鍵字
熱學、氣體動力論、彈性位能

摘要或動機

彈性物質受外力拉伸時,溫度會升高;反之,當彈性物質由拉伸狀態縮放回去時,溫度會下降,並且降溫溫差會比原本的升溫溫差來得大。對此現象,我們仿造氣體動力論的模型做解釋:溫度是一個宏觀的物理量,其根本為分子運動動能的表現,橡皮筋未拉伸前是一個三維系統,而拉伸後長度變長、截面積變小,使橡皮筋接近一維系統,然而在拉伸的過程中我們並未提供動能的變化,因此原本分布在三個維度上的能量現在集中在一個維度上,造成等效的溫度上升現象;反之,將橡皮筋放開使其恢復原長時,將使橡皮筋恢復成三維系統,能量重新分配在三個維度上,造成收縮後的溫度比拉伸時溫度低的現象。本實驗檢驗橡皮筋溫度上升與拉伸速率、拉伸長度的關係,並且檢驗拉伸時溫度上升倍率及下降時溫度下降倍率之間的關係,同時針對整個溫度變化過程做詳細的分析說明。


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