2007 年第四屆國際國中科學奧林匹亞競賽
—實驗試題
國立臺灣師範大學 科學教育中心
壹、實驗說明
A. 緒論
能量是我們每天所必需的，電能是現代經常使用的能量形式之一，有效的產生和轉換 電能是 21 世紀最重要課題之一，在這個試題中，你將組裝一個化學電池，找出電解質對 電流產生的影響，評估利用天然的物質轉換成電能的(優劣)效率。電能可被利用於產生光 和熱，或促使發生化學反應。你將連接市售的乾電池至一反應系統，促使其進行電解或化 學反應。但在電能轉換成光時會產生不必要的熱，此實驗中你將測定發光燈泡的溫度。B. 實驗目的 (可以不必按照順序作答 )
I. 研 究 水 果 電 池 的 特 性 ， 找 出 影 響 電 池 效 率 的 因 素 。 II. 觀 察 馬 鈴 薯 澱 粉 粒 ， 並 且 檢 測 化 學 試 劑 對 它 的 影 響 。 III. 找 出 化 學 電 池 中 電 解 質 的 濃 度 和 導 電 度 的 關 係 。 由 濃 度 與 導 電 度 的 關 係 圖 和 酸 鹼 滴 定 實 驗 求 得 電 解 質 的 濃 度 。 IV. 研 究 電 燈 泡 中 鎢 絲 的 熱 量 和 能 量 轉 換 的 特 性 。C. 實驗器材
第 I 部 分 :水 果 電 池 材 料 數 量 材 料 數 量 檸 檬 6 有 蓋 子 培 養 皿 3 電 表 (在 籃 子 內 ) 1 直 尺 (在 籃 子 內 ) 1 連 接 線 6 剪 刀 1 金 屬 片 1 組 (A, B, C, D) 文 件 夾 6 發 光 二 極 體 (LED) 1 美 工 刀 (第 I 和 II 部 分實 驗 使 用 ) 1 500 mL 洗 滌 瓶 (在 籃 子 內 ) 1 衛 生 紙 (在 籃 子 內 ) 1 乳 膠 手 套 (在 第 I 和 III 部 分 的 實 驗 時 全 程 戴 上 ) 1 (可 提 供 更 多 ) 抹 布 (在 籃 子 內 ) 1第 II 部 分 : 澱 粉 粒 材 料 數 量 材 料 數 量 馬 鈴 薯 1 載 玻 片 ,蓋 玻 片 1 組 顯 微 鏡 1 組 碘 液 （ 1%） 1 美 工 刀 (在 第 I 部 分 的 實 驗 籃 中 ) 1 試 劑 (標 示 A, B ,C) 3 第 III 部 分 : 電 解 質 溶 液 的 導 電 性 化 學 藥 品 數 量 化 學 藥 品 數 量
0.5 mol·L−1 NaOH( aq ) 100 mL 0.25 mol·L−1 HCl( aq ) 100 mL
未 知 濃 度 的 NaOH( aq )溶 液 100 mL 指 示 劑 1 mL 器 材 數 量 器 材 數 量 三 用 電 表 (在 籃 子 內 ) 1 滴 定 管 夾 和 架 1 連 接 線 4 50 mL 滴 定 管 1 電 池 組 (此 實 驗 使 用 3V) 1 漏 斗 1 白 金 (Pt)電 極 2 錐 形 瓶 125 mL 3 塑 膠 試 驗 盒 2 試 管 2 燒 杯 600 mL 1 量 筒 50 mL 1 400 mL 1 10 mL 1 100 mL 4 滴 管 10 鑷 子 1 標 籤 1 乳 膠 手 套 (在 籃 子 內 ) 1 抹 布 (在 籃 子 內 ) 1 標 示 “Waste”( 廢 液 ) 的 1000 mL 燒 杯 (在 籃 子 內 ) 1 500 mL 洗 滌 瓶 (在 籃 子 內 ) 1 * 若 需 更 多 的 蒸 餾 水，可 向 監 試 助 理 索 取。 * 必 須 注 意 穿 戴 手 套 ， 萬 一 皮 膚 沾 觸 酸 或 鹼 立 即 用 清 水 或 蒸 餾 水 沖 洗 。 * 會 場 所 提 供 的 玻 璃 器 材 是 乾 淨 的 ， 實 驗 前 不 需 清 洗 。 但 若 需 要 時 可 利 用 洗 滌 瓶 沖 洗，再 將 廢 液 倒 入 標 示 ”waste”燒 杯 內。 * 電 池 組 不 使 用 時 將 其 撥 至 ” 關 ” 的 位 置 (如 右 圖 所 示 )。 關 開
第 IV 部 分 ： 白 熱 燈 泡 的 能 量 轉 換 器 材 數 量 照 片 # 電 池 組 (6V， 僅 用 於 此 部 分 ) 1 照 片 IV-1 白 熱 燈 泡 1 照 片 IV-2 電 阻 9 照 片 IV-3 連 接 線 6 照 片 IV-4 溫 度 計 (固 定 於 隔 板 ， 僅 讀 其 顯 示 的 數 值 ， 不 要 碰 觸 ) 1 照 片 IV-5 三 用 電 表 (放 在 共 用 籃 中 ) 2 照 片IV-1 電 池 組 ：總電 壓 為 6V。 正 負 極 分 別 以 紅 色 電 線 及 黑 色 電 線 接 出 ， 其 在 電 路 上 的 符 號 為 . 照 片 IV-2：白 熱燈 泡 組：燈 泡有 兩 條 接線， 其 在 電 路 上 的 符 號 為 照 片 IV-3 電 阻 ：個別 標 示 其功 率(10W)， 電 阻 值 (各 不 相 同 )， 及 型 號 (J)， 其 在 電 路 上 的 符 號 為 . 照 片 IV-4：連 接線 有 兩 種 ，兩 端 皆 為 鱷魚 夾 或 一 端 為 鱷 魚 夾 一 端 為 香 蕉 接 頭 。
照 片IV-5.溫 度 計 ： 顯示攝 氏溫 度 值 ， 若顯 示 華 氏 溫度 值 ， 請 監試 助 理 更 改。
僅 讀 其 顯 示 的 數 值 ， 不 要 碰 觸 。
三 用 電 表 的 線 路 連 接 及 檔 位 設 定
測 電 壓 ： 測 電 流 ： 測 電 流 的 功 能 有 三 種 檔 位 ， 在 第 I
及 III 部 分 ， 使 用μA 和 mA。線路 接 法 不 變 ， 但 要 轉 在 適 當 的 檔 位 。 第 IV 部 分 ， 必 須 使 用 20A 檔 位 。 不 正 確 的 檔 位 設 定 及 線 路 連 接 將 造 成 三 用 電 表 的 損 壞 而 無 法 得 分 。 測 電 阻：在 無 電 流 通 過 的 情 況 下，才 能 測 量 電 阻 。 電 壓 (直 流 ) 電 壓 單 位 (V 或 mV) 黑 紅 電 流 電流單位(mA) 黑 紅 直 流
貳、實驗與問題
第 I 部份：水果電池
電 池 組 成 包 含 兩 個 不 同 金 屬 的 電 極 以 及 電 解 液 ， 藉 由 電 極 與 電 解 液 的 化 學 反 應 而 產 生 電 流 。 水 果 也 可 以 用 來 替 代 化 學 電 池 以 產 生 電 流 。 水 果 含 有 大 量 的 汁 液 (電 解 液 )可 以 使 電 極 離 子 化 (ionize)，離 子 化 的 傾 向 依 金 屬 及 水 果 的 種 類 而 定。問 題 I-1 ~ I-3 要 你 測 出 水 果 電 池 的 一 些 特 性 。 問 題I-1： 測 定 電 極 種 類 對 水 果 電 池 的 影 響 【 步 驟 】 1. 利 用 檸 檬 完 成 本 實 驗 。 兩 個 電 極 之 間 的 檸 檬 片 厚 度 不 可 超 過 1 公 分 ， 如 圖 I-1 所 示 。 2. 用 金 屬 B 作 正 極 (+)，並 分 別 以 金 屬 A、C 及 D 作 負 極 (— )裝 置 成 三 組 電 池。請 分 別 測 出 這 三 組 水 果 電 池 產 生 的 電 壓 大 小 ， 接 線 方 法 如 圖 I-2 所 示 。 圖 I-1 圖 I-2 3. 依 據 你 的 測 定 結 果 回 答 問 題 I-1-a 和 I-1-b。 I-1-a 以 金 屬 B 做 為 正極 的 情 況 下， 用 哪 一 種金 屬 做 負 極可 得 到 最 高電 壓 ？ I-1-b 依 據你 的 觀察 回 答 下 列問 題 ： i. 如 果以 金 屬 D 和 A 做水 果 電池 的 電 極 ，哪 一 個 是 正極 ？ ii. 如 果以 金 屬 D 和 C 做水 果 電池 的 電 極 ，哪 一 個 是 正極 ？ 問 題I-2： 測 定 不 同 變 因 對 水 果 電 池 的 影 響 【 步 驟 】 1. 以 金 屬 B 做 正 極 (+)， 並 以 金 屬 C 做 負 極 (–)裝 置 一 個 水 果 電 池 。
2. 做 實 驗 前 ， 先 閱 讀 問 題 I-2-a 及 I-2-b。 3. 自 行 設 計 實 驗 以 回 答 問 題 I-2-a 及 I-2-b。 回 答 問 題 I-2-a 及 I-2-b 時，以 ” ↑ “表 示 ”上 升 ”，以 “ ↓ ”表 示 “下 降 ”，以 ＂ –“ 表 示 無 改 變(改 變 小 於 20%)。 I-2-a 減 少 金 屬與 水 果 的 接觸 面 積(減 少到 原 來 的 三分 一 以 內 )，記錄 下 這 個水 果 電 池 所產 生 的 電 壓 (V)及 電 流 (μA)。 I-2-b 增 加 水 果 的 厚 度 (至 少 增 為 原 來 的 三 倍 厚 )， 記 錄 下 這 個 水 果 電 池 所 產 生 的 電 壓 (V) 及 電 流 (μA)。 問 題I-3： 以 水 果 電 池 特 性 的 測 定 結 果 為 基 礎 ， 設 計 最 簡 單 的 裝 置 以 使 LED 燈 亮 起 來， 並 回 答 下 列 問 題 。 提 示 ： 發 光 二 極 體 (LED 燈 )是 一 種 半 導 體 元 件 ， 當 在 “ p-n 接 面 ” 通 順 向 偏 壓 的 電 時，會 發 出 狹 窄 波 長 範 圍 (narrow-spectrum) 的 光 線 。 這 種 效 應 稱 為 電 效 發 光 (electroluminescence)。電 流 可 以 從 LED 燈 的 p 極 (+)流 向 n 極 (–)，但 反 向 則 否，電 效 發 光 也 就 不 會 發 生 。 **在 答 案 紙 上 寫 出 你 的 LED 套 件 編 號 。 **組 裝 你 自 己 的 裝 置 並 進 行 實 驗 ， 以 回 答 下 列 問 題 。 I-3-a 用 單 一 正 極 及 負 極 組 成 一 個 水 果 電 池 組 ， 請 問 最 少 需 要 多 少 個 水 果 電 池 組 才 能 使 LED 燈 亮 起 來 ？ I-3-b 你 的 裝 置所 選 用 的 正極 及 負 極 各是 哪 一 種 金屬 ？ I-3-c 你 的 LED 燈 發 出 的 光什 麼 顏 色 ？ (用 字 母 代 號 填 寫 ， 紅 光 ＝ R， 綠 光 ＝ G， 藍 光 ＝ B， 白 光 ＝ W) 注 意 ： 當 LED 燈 發 光 時 ， 舉 手 請 監 試 助 理 前 來 確 定 你 的 答 案 ， 並 且 你 們 要 在 答案 紙 上 簽 名 確 認 。
第 II 部份：澱粉粒
細 胞 的 代 謝 作 用 會 產 生 很 多 物 質 ， 例 如 澱 粉 粒 、 油 滴 和 結 晶 。 澱 粉 屬 於 多 醣 類 ， 是 光 合 作 用 產 物 的 主 要 儲 存 物 質 ， 而 且 是 細 胞 能 量 的 主 要 來 源 。 植 物 細 胞 的 澱 粉 會 聚 集 成澱 粉 粒 ， 澱 粉 粒 的 形 態 會 因 植 物 種 類 而 有 所 不 同 。 澱 粉 酶 是 一 種 可 以 分 解 澱 粉 的 酵 素 ， 在 生 物 體 內 含 量 豐 富。澱 粉 被 澱 粉 酶 分 解 後，會 轉 變 成 麥 芽 糖。問 題 II-1~II-2 要 你 觀 察 澱 粉 粒 的 形 態 構 造 ， 而 且 要 驗 出 三 種 試 劑 對 它 的 影 響 。 你 必 須 應 用 如 下 圖 所 示 生 物 學 用 的 顯 微 鏡 ， 若 有 使 用 問 題 ， 可 以 問 監 試 助 理 。 光 學 顯 微 鏡 的 使 用 步 驟 如 下 ： 1. 將 做 好 的 玻 片 樣 本 置 於 載 物 台 。 2. 開 燈 並 調 整 適 當 光 量 。 3. 調 整 光 圈 。 4. 想 想 你 要 在 顯 微 鏡 中 觀 察 什 麼 。 5. 調 焦 並 將 你 要 看 的 東 西 調 整 到 視 野 的 正 中 央 。 6. 調 整 兩 個 接 目 鏡 的 眼 距 及 焦 距 。 7. 轉 換 物 鏡 到 你 所 需 的 倍 率 。 8. 因 應 你 的 物 鏡 倍 率 調 整 適 當 光 量 。 9. 為 獲 取 最 清 晰 的 澱 粉 粒 形 態 構 造 ， 你 可 以 調 整 光 圈 (iris diaphragm)和 鏡 片 距 離 調 節 器 (Lens distance adjustment)
問 題II-1： 觀 察 馬 鈴 薯 澱 粉 粒 的 形 態 構 造 【 步 驟 】 1. 用 刀 片 刮 取 一 些 馬 鈴 薯 汁 液 並 置 於 載 玻 片 上 。 2. 加 一 滴 1%碘 液 於 馬 鈴 薯 汁 液 上 (如 圖 II-1 所 示 )， 將 它 們 混 合 使 澱 粉 粒 染 上 顏 色 。 3. 蓋 上 蓋 玻 片 (如 圖 II-2 所 示 )。 圖 II-1 圖 II-2 4. 用 衛 生 紙 吸 取 在 蓋 玻 片 邊 緣 多 餘 的 碘 液 。 5. 觀 察 馬 鈴 薯 澱 粉 粒 的 形 態 構 造 。 II-1 利 用 顯 微 鏡放 大 400 倍（ 物 鏡 40X）觀 察 馬 鈴 薯澱 粉 粒。在 答 案 紙 上 繪出 一 個 澱 粉 粒 的 形 狀 及 精 細 構 造 。 問 題II-2： 檢 測 試 劑 對 澱 粉 粒 的 影 響 【 步 驟 】 1. 用 與 問 題 II-1 相 同 的 步 驟 ， 製 備 至 少 三 張 馬 鈴 薯 澱 粉 粒 玻 片 樣 本 。 2. 標 示 玻 片 樣 本 為 A、 B、 C。 3. 將 玻 片 標 本 放 在 顯 微 鏡 載 物 台 上 ， 轉 動 調 節 輪 直 到 看 清 楚 澱 粉 粒 。 4. 在 玻 片 樣 本 A 上 蓋 玻 片 的 一 端 ， 滴 入 試 劑 A。 如 圖 II-3 所 示 。 5. 於 加 入 試 劑 A 的 第 一 分 鐘 內 ， 用 顯 微 鏡 觀 察 馬 鈴 薯 澱 粉 粒 的 變 化 。 圖 II-3
6. 重 複 步 驟 4 和 5， 在 標 示 為 B 及 C 的 玻 片 樣 本 上 ， 分 別 加 入 試 劑 B 或 C。 7. 回 答 問 題 II-2-a、 II-2-b 及 II-2-c。
II-2-a 加 入 試 劑 A 後 ， 馬 鈴薯 澱 粉 粒 會有 何 變 化 ？ (A) 無 變 化 (B) 只 有 膨 脹 (C) 先 膨 脹 後 分 解 (D) 皺 縮 II-2-b 加 入 試 劑 B 後 ， 馬 鈴薯 澱 粉 粒 會有 何 變 化 ？ (A) 無 變 化 (B) 只 有 膨 脹 (C) 先 膨 脹 後 分 解 (D) 皺 縮 II-2-c 加入 試 劑 C 後 ， 馬 鈴薯 澱 粉 粒 會有 何 變 化 ？ (A) 無 變 化 (B) 只 有 膨 脹 (C) 先 膨 脹 後 分 解 (D) 皺 縮
第 III 部分：電解質溶液的導電度
金 屬 是 良 導 體。某 些 化 合 物 當 它 溶 於 水 中 時 也 可 導 電，例 如 硫 酸、氫 氧 化 鈉 和 硝 酸 ， 我 們 稱 這 類 物 質 為「 電 解 質 」。蔗 糖 或 酒 精 的 溶 液 不 能 導 電，因 此 它 們 不 是 電 解 質。物 質 的 物 理 性 質 決 定 它 們 水 溶 液 之 導 電 性 。 在 本 實 驗 中 我 們 將 測 定 一 已 知 電 解 質 溶 液 之 濃 度 對 導 電 度 的 影 響 。 在 一 固 定 電 壓 下 ， 溶 液 的 導 電 度 與 電 流 成 正 比 。 在 本 實 驗 中 我 們 要 用 測 定 電 流 來 表 示 導 電 度 。 本 實 驗 共 有 三 部 分 。 在 III-1 部 分 ， 用 氫 氧 化 鈉 溶 液 來 測 定 溶 液 濃 度 對 導 電 度 的 影 響。你 需 要 將 結 果 作 圖，以 求 出 電 解 質 的 導 電 度 與 其 濃 度 的 關 係。在 III-2 部 分，用 所 給 未 知 濃 度 的 氫 氧 化 鈉 溶 液，測 定 其 導 電 度，並 使 用 你 在 III-1 所 得 的 正 確 圖 形，用 內 插 法 定 出 該 氫 氧 化 鈉 溶 液 的 濃 度。在 III-3 部 分，用 常 用 的 滴 定 法 測 定 同 一 個 未 知 濃 度 的 氫 氧 化 鈉 溶 液 之 濃 度 。 問 題III-1： 氫 氧 化 鈉 溶 液 濃 度 與 導 電 度 的 關 係 【 步 驟 】 ＊ ＊ 在 答 案 紙 上 記 下 你 所 有 的 數 據 ＊ ＊ 1. 用 所 給 的 0.5 mol·L−1 NaOH(a q ) 溶 液 和 量 筒 ， 配 製 濃 度 分 別 為 0.35、 0.25、 0.12、 和 0.06 mol·L−1的 NaOH( aq )溶 液 各 50.0 mL。 分 別 倒 入 100 mL 的 燒 杯 中 備 用 。 2. 用 鱷 魚 夾 將 白 金 (Pt)電 極 固 定 在 塑 膠 盒 的 內 壁 ， 並 如 下 圖 所 示 ， 將 它 們 與 3V 的 電 池 組 及 安 培 計 連 接 。 也 請 參 見 第 5 頁 的 圖 。 3. 量 取 5.0 mL 的 0.06 mol·L−1NaOH(a q )溶 液 倒 入 塑 膠 盒 中 。 溶 液 高 度 不 能 碰 到 鱷 魚 夾 。 確 定 所 有 的 連 結 都 正 確 後，將 電 池 組 的 開 關 切 換 到「 開 」的 位 置 並 開 始 計 時。記 錄 在 打 開 電 源 30 秒 後 的 電 流 讀 數 。 III-1-a 在 答 案 卷指 定 的 地 方記 錄 你 的 數據 。 4. 用 其 他 濃 度 的 NaOH( a q)溶 液 ， 重 複 步 驟 3 並 記 錄 下 數 據 。III-1-b 在 答 案 紙的 方 格 紙 上分 別 畫 出 下列 的 關 係 ：
(a)濃 度 (mol·L−1)與 電 流 毫 安 培 （ mA） 的 平 方 根 (
mA
) (b)濃 度 的 平 方 根 (mol
⋅
L
−1 )與 電 流 (mA)(c)濃 度 的 平 方 根 (
mol
⋅
L
−1 )與 電 流 的 平 方 ((mA)2)III-1-c 在 III-1-b 所 作 的 關 係圖 中 ， 何 者最 近 似 直 線？
問 題III-2： 應 用 測 量 導 電 度 來 求 出 NaOH(aq)溶 液 的 濃 度 。
【 步 驟 】
1. 量 取 5.0 mL 未 知 濃 度 的 NaOH( a q)溶 液 ， 並 將 其 倒 入 塑 膠 盒 中 。 2. 進 行 測 量 電 流 的 操 作 。
III-2-a 記 錄 所 測得 的 電 流 讀數 。
III-2-b 應 用 你 在 III-1-c 中 所決 定 的 最 近似 直 線 的 圖，用 內 插 法 定 出 NaOH(a q )溶 液 之 濃 度。 3. 所 有 的 電 流 測 定 完 成 後 ， 清 洗 白 金（ Pt）電 極 ， 將 它 們 放 進 原 來 的 袋 子 中 ， 並 將 它 放 回 第 III 部 分 的 籃 子 中 。 問 題III-3 用 酸 鹼 滴 定 法 測 定 NaOH(aq)溶 液 的 濃 度 。 【 步 驟 】 1. 量 取 5 mL 0.25 mol·L−1 NaOH( aq )溶 液 置 入 試 管 中 。 加 入 數 滴 指 示 劑 溶 液 ， 放 置 在 一 旁 供 作 比 較 滴 定 終 點 之 用 。 2. 量 取 5 mL 0.5 mol·L−1 NaOH(a q )溶 液 置 入 試 管 中 。 加 入 數 滴 指 示 劑 溶 液 ， 放 置 在 一 旁 供 作 比 較 滴 定 終 點 之 用 。 3. 將 HCl 溶 液 倒 入 滴 定 管 中 。 4. 量 取 20.0 mL 未 知 濃 度 的 NaOH( aq )溶 液，倒 入 125 mL 的 錐 形 瓶 中，並 加 入 數 滴 指 示 劑 溶 液 。 5. 用 HCl 溶 液 滴 定 。
III-3-a 記 錄 下 所用 的 鹽 酸 體積 。 6. 如 有 必 要 ， 可 重 複 步 驟 4 和 5 多 次 ， 並 計 算 所 用 鹽 酸 的 平 均 體 積 。 III-3-b 計 算 出 所給 未 知 濃 度 的 NaOH(a q )溶 液 之 濃 度 。
第 IV 部分：白熱燈泡的能量轉換
物 質 的 導 電 度 (或 電 阻 )不 僅 隨 著 物 質 所 含 導 電 粒 子 的 濃 度 變 化 ， 也 會 隨 著 溫 度 而 變 化 。 凡 隨 溫 度 變 化 的 物 質 性 質 ， 如 體 積 、 顏 色 、 電 阻 ， 都 可 以 用 來 檢 測 溫 度 。 溫 標 的 訂 定 也 因 使 用 的 社 群 不 同 而 異 。 最 常 用 的 溫 標 有 攝 氏 溫 標 、 凱 氏 溫 標 ， 如 表 IV-1 所 列 。 表 IV-1 常 用 的 溫 標 名 稱 符 號 單 位 關 係 式 攝 氏 溫 標 Tc°
C
Tc = Tc 凱 氏 溫 標T
K
T = Tc +273 凱 氏 溫 標 常 用 於 科 學 數 據 的 記 錄 和 分 析。例 如 圖 IV-1 是 邊 長 為 1cm，截 面 積 為 1cm2 的 鎢 立 方 塊，其 電 阻 隨 溫 度 的 變 化 情 形。圖 中 縱 軸 為 鎢 立 方 塊 的 電 阻 值，單 位 是μΩ（1 μΩ = 10−6Ω）；橫軸為鎢立方塊的凱氏溫度，單位是 K。 IV-1 讀取 溫 度 計所 顯 示 的 室溫 ， 以 攝 氏溫 標 記 錄 ，再 換 算 凱 氏溫 標 為 多 少度 ？ IV-2 利用 三 用 電表 ， 測 量 燈泡 內 鎢 絲 在室 溫 下 的 電阻 值 。 表 IV-2 為 以 下 部 分 所 使 用 的 電 路 符 號 電 路 符 號 物 件 燈 泡 電 池 電 阻 電 流 計 電 壓 計 符 號 圖 IV-1 圖 IV-2 (μΩ) A V V A連 接 電 池 組 (6V)、燈 泡 和 最 大 的 電 阻，如 圖 IV-2 所 示。用 正 確 連 接 且 檔 位 正 確 的 三 用 電 表 測 量 燈 泡 內 鎢 絲 的 電 流 ( I )和 電 壓 ( V )。
IV-3 你可 以 改 換不 同 電 阻，以改 變 燈 泡的 電 壓 和 電流。不 接 電阻(零 電 阻)的數 據 也 要 記
錄 。 至 少 需 記 錄 10 組 數 據 ， 把 (I， V)數 據 寫 在 答 案 卷 上 。 確 認 所 有 數 據 的 記 錄 和 計 算 都 取 到 小 數 點 後 兩 位 。
IV-4 由 測得 的(I，V)數 據 ， 對 每一 組 電 壓 V 和 電 流 I，計 算 燈 泡 的 電阻 R 和 功 率 P， 填
入 答 案 紙 的 數 據 表 。
IV-5 使 用你 的 數 據 配合 圖 IV-1，對 每 一 組 電壓 V 電 流 I 計 算 燈 泡 內鎢 絲 的 溫 度(T)， 用
凱 氏 溫 標 記 錄 所 有 的 結 果 ， 並 填 入 答 案 卷 上 的 數 據 表 中 。 提 示 ： 燈 泡 內 鎢 絲 的 放 大 圖 如 下 ， 和 前 面 介 紹 的 鎢 立 方 塊 並 不 相 同 。
IV-6 計算 功 率 及溫 度 的 對 數 值 log(P )和 log(T )， 並填 入 答 案 卷的 數 據 表 中。 IV-7 以 log(P )對 log(T )作 圖。
熱 燈 絲 可 由 傳 導 、 對 流 和 輻 射 三 種 方 式 轉 移 能 量 給 週 遭 環 境 。 能 量 轉 移 的 功 率 分 別 為 ： 傳 導 功 率
P
CD， 對 流 功 率P
CV 和 輻 射 功 率P
RD。 傳 導 和 對 流 的 能 量 轉 移 需 要 經 由 介 質 ， 其 總 功 率 和 溫 差ΔT =(T-Te)成 正 比 ， 其 中 T 為 燈 絲 溫 度，而T
e為 週 遭 溫 度。輻 射 則 可 穿 越 真 空 傳 播 能 量 而 無 需 介 質，其 能 量 輻 射 率 與 Tβ 成 正 比，其 中 T 為 燈 絲 溫 度，而 β >1。因此，從熱燈絲轉移到週遭全部的總功率 與 溫 度 的 關 係 ， 可 以 表 示 為 Pt ot = αT β+ γΔT，其中α和γ為正的常數。IV-8 依 據實 驗 數 據 決定β 的值。在 log(P)對 log(T)圖上標示使用的數據，畫出必要的線 條 圖 形 ， 將 答 案 和 所 用 的 公 式 寫 在 答 案 卷 上 指 定 的 空 格 中 。
