中華民國第四十三屆中小學科學展覽會
作品說明書
科 別：物理科 組 別：國中組
作品名稱：夠不夠濕很有關係
關 鍵 詞：溼度、降溫速率
夠不夠溼很有關係
壹、 研究動機
上學期末上物理課時，老師說：「我最近帶一些學長，到國立自然科學博物館 參加遠哲科學趣味競賽，在頒獎典禮時，李遠哲院長說了兩個有關科學的小故事，
問在場的同學是什麼道理？」
其中有一個故事是說：「在同樣的低溫下，在台灣與在俄國兩個不一樣的地方，
在台灣時，人們會感覺到比較冷，為什麼？」當時有人回答是因為台灣溼度較大的 原故。是這樣子嗎？因此我們想要實際做實驗來證實，並了解其原因。
貳、研究目的
探討物體溫度下降的速率與溼度的關係 參、研究器材
大水族箱 一個 溼度計 一個 溫度計 二支 錐形瓶 一個
燒杯 二個 酒精燈 二個 三腳架 二座 陶瓷纖維網 二片
打火機、保鮮膜、除濕機、水。
肆、研究方法
一、尋找影響物體溫度下降速率的變因：
經過請教老師與閱讀參考資料，我們了解到影響物體溫度下降速率的變因 很多，物體溫度下降是因熱量的傳播所造成，熱量的傳播方式有傳導、對流與輻 射。會影響三種方式之傳播速率的變因，應該都是影響物體溫度下降速率的變因。
我們從高中物理教科書中，了解到影響熱傳導速率的變因有溫度差△T、物 體的表面積、厚度、物體的種類。影響熱對流速率的變因很複雜，它是一種流體，
找不到資料說明。而熱輻射的發射率與物體的表面性質有關、與物體的絕對溫度 的四次方成正比。
這裡面有許多概念，我們都還沒學到，但基於控制變因的實驗方法，因為 我們所要探討的是物體溫度下降的速率與溼度的關係，所以重要的是我們如何控 制變因與操縱變因。
（一）從頭到尾，使用同一物體，這樣可以控制物體的表面積、厚度、物體的種類、
物體的表面性質。
（二）我們所使用的物體是在一個錐形瓶中加水而成，雖然是液體，但在散熱的過 程中沒有對流的現象。
（三）為了控制熱輻射的發射率，我們不可能讓物體的初溫相同，為什麼不能讓初 溫相同？因為影響熱傳導速率的變因有溫度差△T，它是物體溫度與室溫的 差，而室溫很難一天內都不變，我們都是利用課餘時間作實驗，往往不能一 次全作完。
二、環境的安排：（如圖一、圖二、圖三、圖四所示）
（一）選擇一間小的室內空間，使環境單純，減少外界環境的變化。
（二）在水族箱上，蓋上保鮮膜，做出一個密閉空間，水族箱中放入一個溼度計，測 量外界溼度，放入一支溫度計，測量外界溫度。
（三）利用噴霧器噴霧或除濕機除濕，控制水族箱中的溼度。
（四）在錐形瓶中加入一定量的水後，將橡皮塞與溫度計加裝瓶口並塞緊。每次實驗 時必加熱至比室溫高 50℃作為「散熱物體」。
三、實驗步驟與實驗方法：（如圖五、圖六所示）
（一）控制水族箱中的溼度：
利用噴霧器噴霧製造 80﹪的溼度。
利用除濕機除濕製造 45﹪的溼度。
利用實驗當時的自然環境中的溼度，65﹪就是利用自然環境的溼度。
（二）把水倒到錐形瓶中，封好橡皮塞，使瓶內的質量固定不變，每次實驗時，直接 拿整個錐形瓶加熱，加至比室溫高 50℃作為「散熱物體」。
（三）在實驗過程中，必須維持溼度及室內溫度，使保持一定不變。
（四）每隔五分鐘紀錄一次水溫，並記錄於記錄表中。
（五）根據所得到的數據製作關係圖，以此作為討論的依據。
伍、實驗研究結果
實驗結果記錄與關係圖：
溼度 45 ﹪的記錄與關係圖
溼度 4 5 ﹪ 室溫 時間 （分） 測得的
物體溫 度
與室溫 的溫度
差
溫差平 均
0 87 50 50
72 50
5 82 45.5 45.5 67.5 45.5
10 78 42 41.5 63 41
15 75 39 38
59 37
0.2 71 34.7 34.7 56.7 34.7
25 68 32 31.5 53 31
30 66 30 29.5 50 28
溼度 65 ﹪的記錄與關係圖
溼度 6 5 % 室溫
時間(分) 測得的 物體溫
度
與室溫 的溫度
差
溫差平 均 70 50 50 74 50
72 50 73 50 0
72 50
66 46 45.8 70 46
68 46 69 46 5
67 45
63 43 42.3 67 43
64 42 65 42 10
63.5 41.5
溼度 45%
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30 時間(分)
溫度差(度)
溼度 45%
60 40 38.8 63.5 39.5
60 38 61 38 15
60.5 38.5
57 37 36 61 37
57.5 35.5 58 35 20
57.5 35.5
55 35 33.6 59 35
55 33 55 32 25
55 33
53 33 31.6 53.5 29.5
52.5 30.5 53.3 30.3 30
57 35
溼度 80 ﹪的記錄與關係圖
溼度 65%
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30 時間 (分)
溫度差(度)
溼度 65%
溼度 8 0 ﹪ 室溫 測試時間（分） 測得的
物體溫 度
與室溫的 溫度差
溫差 總平均 73.5 50
72 50 0
87 50
50
69.5 46 62 40 5
83.5 46.5
44.16
67.5 44 59 37 10
79 42
41
65 41.5 55 33 15
76 39
37.83
61.5 38 53 31 20
73 36
35
59 35.5 51 29 25
70 33
32.5
57 33.5 48 26 30
68 31
30.16
三種溼度的關係圖
溼度 80%
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30 時間(分)
溫度差(度)
溼度 80%
陸、實驗結果討論
一、根據實驗研究結果發現溼度 65%、80%等不同情況，物體溫度的下降速率不同，週 遭環境的溼度越高，物體溫度的下降速率越大。
二、但根據實驗研究結果發現溼度 45%時，物體溫度的下降速率不是最慢，而是介於溼 度 65%、80%之間，為什麼呢？
三、在降低溼度時，使用除濕機的效果比使用乾燥劑來得顯著，在大空間中根本無法利 用乾燥劑降低溼度，但是在小空間中置入除濕機，會增加影響環境的變因-外界的 溫度，因為除濕機運轉時會發熱，造成以上第二點的結果可能就是這個原因。
三、有一次我們做實驗時，發現開著冷氣時實驗無法進行，是因為實驗室的空調是和其 他空間相通的，空氣會彼此流通，所以很難增加或減少溼度。
四、在進行實驗時，會有意想不到的發現，有一次因為把錐形瓶中的水溫加熱加得太高，
我們在做冷卻時，把裝熱水的密閉錐形瓶，放入冷水中，發現裝熱水的密閉錐形瓶 中的水直冒氣泡，原來錐形瓶中 90 多℃的水，又再度沸騰了。沸騰的原因是因為 瓶內的蒸汽壓因冷卻而降低，以致水的沸點下降，這就是高山上的水比平地容易沸 騰的原因。
柒、結論
溫差變化
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20 25 30 時間(分)
溫度差(度)
溼度 45%
溼度 65%
溼度 80%
由關係圖的變化，即實驗結果可以証明，空氣的溼度大小應是影響物體溫度下降速 率的變因之一。
如果變因的控制能夠更精確，必能求出物體溫度下降速率與溼度大小之間的關係。
捌、參考文獻
1.高中物質科學物理篇第十一章熱學(南一版) 2.有關溼度的書籍和網站
3.有溫度下降率的書籍和網站
http://pei.cjjh.tc.edu.tw/sci-exhibition/sci_11.htm http://www.bud.org.tw/Ma/Ma22.htm
圖一 實驗環境安排
圖二 溼度的控制
圖三 環境溫度測量 圖四 所設計的散熱物體
圖五 實驗記錄情形
圖六 實驗觀察情形
作者:吳昱叡、施卜云 指導老師:伍瀀肇老師
