2015 三月號
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第112期電子報  出刊日期:1040316


科學新文摘

 

怎麼知道熱不熱

「夢覺、透窗風一線,寒燈吹息」,文學詩詞總是隱喻,拐彎抹角來形容一個人、或事、或物,柳永的浪淘沙一開始寫的是半夜醒來的寒夜,一縷冷風從窗縫鑽進來,吹熄了燈火。很多人都有這樣的經驗,人經過休息睡眠,新陳代謝減緩,體溫自然下降,半夜忽醒,這時更覺得寒冷。尤其是「幾度飲散歌闌,相暖鴛鴦被」,睡前的飲酒作樂,相擁於暖暖的鴛鴦被,香酒美人,相較於半夜咋醒,更顯清冷。

作者/曾耀寰(任職於中研院天文所,《科學月刊》總編輯、《物理雙月刊》總編輯。)

冷熱體會人人皆有,雖然我沒辦法告訴別人有多冷,人道是「冷暖自知」,每個人的耐冷熱程度不同,但我們總覺得自己對冷熱的感覺是絕對的,我自己總該知道冷熱。其實人對冷熱的感覺是相對的,以下的簡單實驗可以驗證這一點,人對冷熱的感覺並不那麼可靠。

不輕易相信自己的感受!
準備三盆水,分別是熱水、溫水和冰水,先將雙手放在溫水中,經過三分鐘雙手適應後,左右手再分別放在熱水和冰水當中,經過三分鐘適應,這時一手是熱的,另一手是冰的。接著再同時放回溫水,奇妙的感覺出現了!剛才放在冰水的手感覺溫水是熱的,而浸在熱水的手卻感覺是涼的,同一盆水,左右手有不同的冷熱感受。

手對冷熱的真實感覺是不可靠的、是相對的。手放入水中,手本身的溫度開始改變,嚴格地說,若是放在冰水,手溫下降,而冰水溫度開始上升,最後雙方達到平衡。同樣的平衡狀況也會發生在熱水的接觸,當中的基本定律就是不同冷熱物體的接觸,最後會達到冷熱相同的狀態,我們稱達到平衡。

上述實驗告訴我們,物體冷熱光靠手的觸覺是不可靠的,以及感受冷熱程度必須先透過接觸, 當兩物體相互接觸, 雙方冷熱達到一致,達到平衡,這是測量溫度的基本定律。而一套可以獲得物體冷熱程度的客觀工具,我們稱之為測溫計(thermoscope)或溫度計(thermometer)。當溫度計或測溫計接觸物體,達到平衡,我們才能知道冷熱的變化,甚至量到溫度。早期測量冷熱的工具稱做測溫器,若加上刻度,可以得到量化的數值,我們才稱為溫度計。

利用熱漲冷縮測量溫度
上述的測溫器也好,或溫度計,都利用物體熱脹冷縮的原理。物體受冷熱而有體積大小的變化,我們用膨脹係數β來描述不同的體積變化程度。膨脹係數的單位是每單位溫度體積變化的比例,係數愈大代表體積變化愈大。
 

可以明顯看到,氣體的膨脹係數最大,其次是液體,相較之下,固體最不容易因溫度而改變體積,例如玻璃。氣體的膨脹係數較大,靈敏度較高,表示溫度些微改變,體積就有很大的變化量,但用在一般的測量,得需要較大尺寸的溫度計。若求方便,改用適當體積變化量的液體是必要的。

.....【更多內容請閱讀科學月刊第543期】


活動訊息_圖示

強子對撞機運轉能量倍增 解謎黑暗宇宙

發稿時間:2015/03/13 12:04 最新更新:2015/03/13 13:46

(中央社日內瓦12日綜合外電報導)歐洲核子研究組織(CERN)物理研究中心科學家今天說,已就重新運作全球最大分子對撞機展開測試準備工作,設法找出新分子、解謎宇宙暗物質,有望扭轉我們對宇宙的認知。

歐洲核子研究中心負責人霍爾(Rolf Heuer)說:「我們真的很興奮,因為我們正邁入新頁。」

CERN的大型強子對撞機(LHC)發現據信為「上帝粒子」希格斯玻色子(Higgs boson)後,於2013年2月休兵進行大改造。

這個偌大的實驗室位在跨法國和瑞士邊境的27公里長隧道中,先前透過讓質子束以接近光速的高速對撞,衝出所謂的「上帝粒子」。

大型強子對撞機2010年展開運作的頭3年,是以7兆電子伏特(TeV)的能量運轉,科學家認為,每一次撞擊都可創造出類似138億年前宇宙大爆炸之後的景象。

宇宙學家通常所指的大爆炸觀點為,宇宙是由一個密度極大且溫度極高的太初狀態演變而來,並經過不斷的膨脹到達現今狀態。

升級過後的大型強子對撞機運轉能量將提升至13兆電子伏特,產生的資料將多10倍。霍爾說,這些撞擊工作可能在5月底展開。

大型強子對撞機撞擊實驗一直以來都在尋找宇宙生成線索、所有物質的組成,以及控制它們的力量為何。

而在下一階段,研究人員將尋找「新物理學」證據。他們將驗證「超對稱理論」(supersymmetry),尋求解釋神秘的暗物質,並尋找額外維度跡象。1040313

新聞來源網址:http://www.cna.com.tw/news/ait/201503130130-1.aspx

 
 

活動訊息_圖示

主  題:諾貝爾物理學獎藍光LED的啟示
日  期:104年3月17日(星期二)下午13:00~17:10。
講  師:果尚志教授
地  點:臺北市立北一女中物理實驗室
報名網址:教育部全國教師在職進修網登錄報名,課程代碼:1726004

主  題:科學史講座(三)
日  期:104年3月31日(星期二)下午14:00~17:10。
講  師:洪萬生教授、周成功教授
地  點:國立臺灣大學思亮館國際會議廳
報名網址:教育部全國教師在職進修網登錄報名,課程代碼:1745547

 

主  題: 科普演講 - 美與物理學
日  期:2015年3月19日(四)14:30 -17:00
講  師:楊振寧院士
地  點:集思台大會議中心-國際會議廳
報名網址:http://case.ntu.edu.tw/register/activity.php?sn=136

主  題:星際效應--玄妙時空理論的絢麗展況
講  師:臺灣大學物理系 陳義裕教授
日  期:104.03.21 (六) 14:00-16:00
地  點:中原大學科學館B03
報名網址:http://sci.ncu.edu.tw/

主  題:天文望遠鏡DIY
日  期:4/25-26、6/6-6/7(六、日)
地  點:華山 1914 文創園區 東 3 烏梅酒廠
活動網址:http://www.ylib.com/scientific/activity/2015Telescopediy/course.htm

  題:漫步太陽系
  間:104.04.12(日)14:00-16:00
  點:臺北市立圖書館 永建分館3樓活動室
  講:陳勁豪/國立臺灣大學梁次震宇宙學與粒子天文物理學研究中心助理研究員
活動網址:http://case.ntu.edu.tw/SciMonthly40/sm40blog/?p=8205

主  題:智慧鐵人創意競賽
報名時間:第一梯次2014/12/15-2015/2/4
      第二梯次2015/3/30- 4/29
參加對象:歡迎各縣市師生組隊參與
報名網址:http://ironman.youthwant.com.tw/apply/tutorial.php

 
 

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