水的三態：修訂版本之間的差異

2014年11月25日 (二) 19:16的最新修訂版本

活動

1. 11.25發布 21 單字，11.26 晨考
2. 備課簡報
3. 水的影片
4. 水的三相圖講解
5. 冰水共存實驗
   • 器材
     1. 寶麗龍盒
     2. 電子秤
     3. 燒杯兩個(每組一個)
     4. 溫度計三支(每組一支，備用一支)
     5. 量筒兩個(每組一個)
     6. 玻棒兩支(每組一個)
     7. 方格紙(每組一張)
   • 步驟
     1. 先在右上角寫組名
     2. 取量筒200cc的清水倒入燒杯中
     3. 將燒杯燒杯放在電子秤上，倒入約300克的冰
     4. 將溫度計置入冰水中，測量第一次的溫度，並記錄於方格紙上
     5. 兩組的燒杯放入保麗龍盒中，並蓋上蓋子
     6. 六位同學為一組，一人計時，一人打開保麗龍盒蓋子，兩人分別量取兩個燒杯的溫度，並報出溫度，兩人將溫度記錄於方格紙上，立即蓋上蓋子，以上的動作每分鐘操作一次
     7. 至冰塊完全溶化石，實驗結束
6. 熔化熱與汽化熱
   • 每克的冰需吸熱八十卡，才能融化為水。每克的水需放熱八十卡，才能變成冰。
   • 每克的水需吸熱540卡，才能變成水蒸氣。每克的水蒸氣需放熱540卡，才能變成水。
7. 評量

水的三相圖

1. 壓力單位：帕。每平方公尺一牛頓
   一標準大氣壓是101325 Pa = 101.325 千Pa = 1013.25 百Pa = 1013.25 毫巴
2. 
3. 二氧化碳的三相圖

大氣壓下常見物質的熔點與沸點

物質七態

• 電漿態
• 氣態
• 液態
• 固態
• 電子簡併態(白矮星)
  1. 星體重力完全壓制住熱運動，相鄰的原子外層電子軌域幾乎要重疊，原子再互相靠近電子軌域就要擠進三顆電子了。
  2. 假設有個魔法師突然把 1 cm³ 的處於電子簡併態的白矮星物質變到了地球表面，並且初速度為零，材料的體積迅速膨脹至約 1000 m³，發出耀眼的光芒，放出約 10¹² 焦耳的能量，大概是一個小原子彈的能量，地面被炸出一個深深的大坑，上方騰起一朵蘑菇雲...：
     • 體積：1 cm³
     • 質量：1000kg，一噸。
     • 溫度：10⁷ K，一千萬度。
     • 材質：碳核、氧核、電漿體
     • 內部壓強：10²² Pa
• 中子簡併態(中子星)
  1. 星體重力壓碎原子，電子掉進原子核與質子中和成中子。整顆星體就宛如一顆大型的原子核。
  2. 魔法師挖來了 1 cm³ 中子星的核，材料迅速沉向地心，同時吸附地殼物質加速膨脹，電漿體降溫形成中子，中子四散飛出並以約10分鐘為半衰期開始衰變，質子電子的質量比中子少約 0.0008，因此將有 8×10⁸×c²的能量釋放出來，約 10²⁶ 焦耳的能量，相當於整個太陽在約 0.3 秒內釋放出來的所有能量，或者在地下爆炸了10億顆氫彈。地球現在的狀態和被一個直徑數百公里的星體撞了差不多。
     • 體積：1 cm³
     • 質量：10¹² kg，十億噸。
     • 溫度：10¹²K，一兆度。
     • 材質：夸克膠子電漿體
     • 內部壓強：10³⁵ Pa
• 黑洞態
  1. 星體重力壓垮物質結構，只剩質量、電量、角動量等性質。核心是奇異點，外面罩個一層「視界」。「視界」內包含光在內都無法逃出「視界」。
  2. 魔法師將一塊視界體積 1 cm³ 的黑洞送到地球表面，恭喜您這次終於不會有爆炸了，除了量子尺度的黑洞會蒸發外， 1 cm³ 的黑洞是完全可以穩定的。
     不過這個黑洞的質量比地球還大些，所以這次是地球被黑洞吸過去了...
     物質進入黑洞時產生的巨量輻射迅速熔化地殼，很快，地球變成了一個發著紅光的岩漿球。
     岩漿球的體積在慢慢縮小，亮度越來越高，爆發出強烈的γ射線。
     按地球質量乘以3來算，月球的軌道將變成橢圓，聯立角動量守恆和能量守恆，解得近地點為遠地點的1/5。正常的地球月球洛希極限(扯碎小天體的距離)約為地月距離的 1/40 ，地球質量乘3後變為約1/27，因此月球會發生變形。
     巨量輻射把月球面向地球的一面蒸發，月球的狀態開始接近流體，洛希極限升至約1/14。
     月球的形變更嚴重了，蒸發的進度加快，最終月球被扯碎，混入環繞黑洞塵埃雲中...
     外圍的塵埃被巨量的輻射驅散，剩下的塵埃被黑洞吸收乾淨，發光漸漸變暗變紅，最後變成紅外線。
     黑洞的視界體積增加到約 2 cm³ ，除此之外彷彿什麼也沒發生過...
     • 體積：1 cm³
     • 質量：10²⁵kg
     • 材質：微型黑洞