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DSE 物理|熱與氣體 備課指引(導師用)|Q = mcΔT、潛熱與氣體定律

DSE 物理|熱與氣體 備課指引(導師用)|Q = mcΔT、潛熱與氣體定律

  • 2026-10-28

學生計 Q = mcΔT 冇問題,但一遇到「冰熔完再升溫」就只計一段。這一堂用「分段」把能量題變成流程題。

本堂目標 學生能夠:① 用 Q = mcΔT 及 Q = ml 分段計能量;② 分辨比熱容量與潛熱;③ 用 pV/T 常數解氣體題。

01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)

以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:

技能 快檢題 過關標準
溫度與熱 溫度與熱能有何分別 溫度是平均動能,熱能是總能量
開氏溫度 27 °C 等於多少 K 300 K
單位 1 kg 等於多少 g 1000 g

02 課堂流程(60 分鐘)

時間 環節 導師做什麼 學生做什麼
0–8 分 溫度與內能 微觀看溫度 講出溫度是平均動能
8–22 分 比熱容量 Q = mcΔT,2 kg 水升 30 K 算出 252 000 J
22–34 分 狀態改變 Q = ml,0.5 kg 冰熔化 算出 167 000 J
34–48 分 氣體定律 pV / T 常數、絕對溫度 算出 2.667 dm³
48–56 分 分段計能量 冰 → 水 → 蒸氣三段相加 寫出三段式
56–60 分 離場檢查 三題收回即批 獨立完成

03 講解腳本(照著說就可以)

第一幕:比熱容量:數字要跟單位走

Q = mcΔT,c 水 = 4200 J kg⁻¹ K⁻¹。2 kg 水由 20 °C 升到 50 °C:Q = 2 × 4200 × 30 = 252 000 J。
ΔT 用 K 或 °C 都可以,因為差距相同,但要講明。

要學生講:為什麼加熱時間長短不代表溫度一定升得多(熱容量與散熱)。

第二幕:狀態改變:溫度不變,能量仍然入

熔冰要看潛熱:Q = ml,l = 334 000 J kg⁻¹。0.5 kg 冰全熔:167 000 J,溫度停在 0 °C。
能量去了打散粒子排列,不是升溫,所以溫度計看不出變化。

提醒:一條題有「熔完再升溫」就要兩段,第二段由 0 °C 開始。

第三幕:氣體定律:先換 K 再代數

pV / T = 常數。2 dm³、300 K 在定壓下加熱到 400 K:V = 2 × 400 ÷ 300 = 2.667 dm³。
若同時改壓:3 dm³、1 atm、300 K → 2 atm、450 K,V = 1 × 3 × 450 ÷ (2 × 300) = 2.25 dm³。

要學生計:溫度由 300 K 變 600 K,定壓下體積變幾倍(2 倍)。

04 必教題型與步驟

題型 例子 步驟 答案
比熱 Q = mcΔT 2 × 4200 × 30 252 000 J
潛熱 Q = ml 0.5 × 334 000 167 000 J
氣體定律 pV / T = 常數 2 × 400 ÷ 300 2.667 dm³
混合 熱水加冷水求末溫 放熱=吸熱 列方程解 T
合理性檢查(一定要教):末溫一定要在初溫之間(熱水與冷水混合);算出 120 °C 就代表方程或質量寫錯。

05 獨立練習三題

題目 答案 想觀察什麼
2 kg 水升 30 K,c = 4200 252 000 J 有沒有乘 ΔT 而不是末溫
0.5 kg 冰全熔,l = 334 000 167 000 J 有沒有加升溫那一段
2 dm³、300 K → 400 K 定壓 2.667 dm³ 有沒有先換 K

06 學生常見錯誤與糾正句

錯誤 學生通常這樣寫 導師這樣說
ΔT 用末溫 Q 計大一倍 「ΔT 係升了幾多,唔係幾多度。」
熔化題只計一段 忘記熔完再升溫 「熔完是 0 °C,之後才開始升。」
氣體題用 °C V 算成 2.67 但比例錯 「氣體定律一定要用 K。」
潛熱與比熱混淆 熔冰用 mcΔT 「溫度唔變就用 ml。」

07 家課建議(直接指到練習卷題號)

08 離場檢查(最後 5 分鐘)

題目 答案 判定
2 kg 水升 30 K 的能量 252 000 J 三題全對=可進氣體定律
0.5 kg 冰全熔的能量 167 000 J 錯一題=下堂前重講潛熱
2 dm³、300 K → 400 K 的體積 2.667 dm³ 錯兩題以上=回到第三幕

09 導師常問

ΔT 可以用 °C 嗎?

可以,差距相同;但氣體定律的 T 一定要用 K。

為何熔化時溫度不變?

能量用於破壞粒子間的排列,不是增加平均動能。

要背多少個常數?

水的 c = 4200、冰的 l = 334 000,其餘題目會給。

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本頁為 TutorZone 導師備課指引,內容由 TutorZone 團隊編寫;題目與流程為原創,並非任何學校或出版社的教材。