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理化專有名詞2-3 空氣的組成與氣體性質

  3. 空氣的組成與氣體性質 (2-3) 乾燥空氣的主要氣體 : 氮氣 ( N2 ) :約占 78% ,含量最多,不可燃、不助燃,常用於充填食品包裝以防變質。 氧氣 ( O2 ) :約占 21% ,不可燃、具有 助燃性 ,不易溶於水。 氬氣 ( Ar ) :約占 0.9% ,屬於鈍氣,性質極不活潑,可用於金屬焊接時防止氧化。 二氧化碳 ( CO2 ) :約占 0.04% (變動氣體),不可燃、不助燃、密度比空氣大(比空氣重),微溶於水。 排水集氣法 (Water Displacement Method for Gas Collection) :利用氣體 不易溶於水 的性質,透過排開水來收集較純淨氣體的方法(如實驗室收集氧氣)。 雙氧水 ( 過氧化氫水溶液 ) 與 二氧化錳 :實驗室製備氧氣常用的藥品;雙氧水分解產生氧氣與水,二氧化錳作為催化劑。 空氣品質指標 (AQI, Air Quality Index) :用以描述空氣品質狀況與對健康影響的數值,數值越大代表污染越嚴重。 懸浮微粒 (PM10) / 細懸浮微粒 (PM2.5) :空氣中粒徑小於或等於 10 微米或 2.5 微米的懸浮固態與液態混合物。   在我們每天呼吸的乾燥空氣中,隱藏著許多看不見的氣體分子,其中含量最多的是占了整體約 78% 的 氮氣( N2 ) 。氮氣的個性非常穩定,不可燃也不助燃,因此常常被充填在食品包裝內,用來防止食物變質。緊接在後、占了約 21% 的是我們維持生命不可或缺的 氧氣( O2 ) 。氧氣雖然自己不可燃,但它具有幫助燃燒的「助燃性」,而且不易溶於水。   空氣中含量第三多的是 氬氣( Ar ) ,大約占了 0.9% 。氬氣是一種性質極度不活潑的氣體,極不易發生化學反應,所以常在金屬焊接時派上用場,用來隔絕並防止金屬氧化。另外,空氣中還有約 0.04% 的 二氧化碳( CO2 ) ,這種氣體的含量會隨時間和地點變動。二氧化碳微溶於水,不可燃也不助燃,因為它的密度比空氣還要大(比空氣重),所以常常被用來滅火。   如果我們想...

理化專有名詞2-2 水溶液

  2. 水溶液 (2-2) 溶液 (Solution) :溶質與溶劑均勻混合後的混合物,溶液質量等於溶質質量與溶劑質量的總和。 溶質 (Solute) :溶液中被溶解的物質(或混合物中量較少者)。 溶劑 (Solvent) :溶液中用來溶解溶質的物質(或混合物中量較多者)。 水溶液 (Aqueous Solution) :以水作為溶劑的溶液;只要溶劑是水,不論水量多寡皆稱水為溶劑。 擴散現象 (Diffusion) :溶質溶解形成的微小粒子因不停運動,由 高粒子濃度 區域往 低粒子濃度 區域運動,最終均勻分布於整杯溶液中的現象。 溶解度 (Solubility) :定溫下,定量溶劑所能溶解溶質的最大質量(常用每 100 公克溶劑能溶解的溶質公克數表示,會受溫度影響)。 飽和溶液 (Saturated Solution) :定溫下,定量溶劑中溶解的溶質已達最大量,無法再繼續溶解該溶質的溶液。 未飽和溶液 (Unsaturated Solution) :定溫下,溶液中溶解的溶質未達最大量,仍可繼續溶解該溶質的溶液。 濃度 (Concentration) :定量溶液或溶劑中所含溶質的比例。 重量百分率濃度 (Weight Percentage Concentration, %) :每 100 公克溶液中所含溶質的公克數(計算公式:重量百分率濃度 = 溶質質量 / 溶液質量 * 100% )。 體積百分率濃度 (Volume Percentage Concentration, %) :每 100 毫升溶液中所含溶質的毫升數(常用於酒類等液體商品)。 百萬分點 (ppm) :每 1,000,000 毫克( 1 公斤)溶液中所含溶質的毫克數( 1ppm = 1/10^6 ),常用於表示微量或稀薄溶液的濃度。   今天我們一起來泡一杯甜甜的糖水,探索「水溶液」的奇妙世界吧!   當你把黑糖放進水裡,黑糖會慢慢變小,水的顏色也會跟著變深,這就是因為物質均勻混合,形成了 「溶液」 。在這杯糖水中,被溶解的物質,也就是量比較少的那一方,我們稱為 「溶質」 。而用來溶解溶質...

理化專有名詞2-1 認識物質

  1. 認識物質 (2-1) 物質 (Matter) :凡占有空間、具有質量的東西。 物體 (Object) :由物質所組成的具體物品。 物質三態 (Three States of Matter) : 固態 (Solid) :體積固定,形狀固定(不隨容器改變)。 液態 (Liquid) :體積固定,形狀隨容器改變,不易被壓縮。 氣態 (Gas) :體積不固定、具有 可壓縮性 ,形狀與體積皆隨容器改變。 物理變化 (Physical Change) :變化過程中僅發生狀態、形狀或大小改變,物質本質未變, 無新物質產生 (例如:水的三態變化、冰淇淋熔化、剪紙)。 化學變化 (Chemical Change) :變化過程中本質改變, 產生與原本不同的新物質 (例如:食物煮熟、鐵生鏽、紙張燃燒)。 物理性質 (Physical Property) :經由觀察或測量等不改變物質組成即可察覺的特性(例如:質量、密度、熔點、沸點、狀態、顏色)。 化學性質 (Chemical Property) :物質在發生化學變化時所表現出的特性(例如:可燃性、助燃性、酸鹼性)。 純物質 (Pure Substance) :由單一種物質組成,具有一定的特性與固定的熔點、沸點(例如:純水、二氧化碳、金、銀)。 混合物 (Mixture) :由兩種或兩種以上的純物質以任意比例混合而成,性質會隨混合比例改變(例如:空氣、食鹽水、生理食鹽水)。 混合物分離法 (Separation of Mixtures) : 溶解過濾法 (Filtration) :利用顆粒大小不同的性質進行分離(較大顆粒無法通過濾紙孔隙而被截留)。 蒸發結晶法 (Evaporative Crystallization) :利用沸點高低不同的性質進行分離(蒸發溶劑以析出溶質結晶,如海水曬鹽)。 濾紙色層分析法 (Paper Chromatography) :利用不同物質對濾紙吸附能力及對溶劑作用力的差異進行色素分離。   今天...

理化專有名詞1-4 密度

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  4. 密度 密度 (Density) :物質每單位體積內所含的質量,計算公式為「密度( D )=質量( M )/體積( V )」,常用的單位為   或 。密度是物質的基本性質,每種物質在常溫常壓下都有特定的密度,可用於辨識物質種類。 質量與體積關係圖 (Mass-Volume Relationship Graph) :以質量為縱坐標、體積為橫坐標繪製的圖表;同一物質的質量與體積成正比(關係線為過原點的斜直線),斜直線傾斜度可用於分辨不同的物質。   今天我們來聊聊一個能幫我們看透物質真面目的超酷概念 —— 密度!   你有沒有想過,為什麼一樣大小的鐵塊拿起來就是比木塊重很多呢?這其實就跟物質的 密度 有關。在科學的世界裡,密度代表著物質每單位體積內所含的質量。如果我們想把它算出來,計算公式非常簡單,也就是「密度( D )=質量( M )/體積( V )」。算出來之後,我們常用的單位包含了公克/立方公分( )以及公斤/立方公尺( )。   最厲害的是,密度是物質的一種基本性質。就像每個人都有獨一無二的指紋一樣,每一種物質在常溫常壓之下,都會有屬於自己特定的密度。正因為如此,當我們在實驗室裡遇到未知的物質時,就可以利用密度來當作判斷與辨識物質種類的重要依據。   為了更清楚地看出質量與體積之間藏著什麼祕密,科學家們常常會畫一種圖表,叫做 質量與體積關係圖 。這種圖表會以質量當作直直的縱坐標,把體積當作橫橫的橫坐標來繪製。   當你把同一種物質(例如水)的不同測量數據畫在圖上時,你會發現一件神奇的事:當水的體積變成原來的 3 倍或 5 倍時,它的質量也會乖乖地跟著變成 3 倍或 5 倍。這在數學上代表著同一物質的質量與體積是「成正比」的。在圖表上,這會呈現出一條完美通過原點的斜直線。   那麼,如果是不同的物質畫在一起會發生什麼事呢?這些斜直線的傾斜度會不一樣喔!舉例來說,如果我們比較體積相同的水和酒精,會發現水的質量比較大,因此在圖表中,代表水的斜直線傾斜度就會比較大。我們只要利用關係圖中不同傾斜度的斜直線,就能輕鬆分辨出不同的物質了!...

理化專有名詞1-3 質量及其測量

  3. 質量及其測量 物質 (Matter) :組成物體的成分。 質量 (Mass) :物體所含物質的總量,基本單位為公斤( kg ),質量不會隨地點而改變。 重量 (Weight) :物體所受重力的大小,會隨地點改變。 天平 (Balance) :測量物體質量的儀器,常見有 上皿天平 與 電子天平 。 校準螺絲 (Calibration Screw) :上皿天平上用來調節指針歸零的螺絲。 歸零 (Zeroing) :使用測量儀器前(或放上秤量紙 / 容器後)調整刻度或按鈕使初始數值為零的操作。 砝碼 (Weights) :天平上用來作為質量比較標準的金屬塊。 秤量紙 (Weighing Paper) :放置於天平秤盤上用來秤量藥品質量的紙張。 氣泡水平儀 (Spirit Level) :電子天平上用來確認設備是否處於水平狀態的氣泡裝置。   今天我們要來揭開「質量與測量」的神祕面紗。 你看過天上的雲、霧、雨、雪嗎?在科學的世界裡,只要是占有空間並且具有質量的東西,我們都統稱為 物質 。我們生活中看得見、摸得著的各種物體,其實都是由物質所組成的!那麼,到底什麼是 質量 呢?質量代表著組成物質的總量,它有一個非常酷的特性,那就是無論你把物體帶到地球的哪裡,甚至帶上月球,它的質量都不會隨著地點而改變!相對地,我們平常量體重時常說的 重量 ,其實是指物體所受到的重力大小,這個數值是會隨著測量地點不同而發生改變的。   想要精準知道物體的質量,我們需要請出實驗室的好幫手 —— 天平 。常見的天平包含了等臂式天平(例如上皿天平)以及電子天平,其中電子天平還能幫我們測量出比較精密的數據。對了,在使用電子天平時,你會發現上面有一個 氣泡水平儀 ,它是一個含有小氣泡的裝置,專門用來幫你確認天平有沒有平穩地擺放在水平桌面上。   動手測量前,有一個絕對不能忘記的神聖儀式,叫做 歸零 !如果使用的是上皿天平,你必須輕輕旋轉天平兩側的 校準螺絲 ,調整到讓指針穩穩地指在正中央的刻度上才算完成。另外要特別注意,如果你今天要秤量的是化學藥品,千萬別直接把藥品倒在秤盤上,記得要先鋪好一張專用的 ...

理化專有名詞1-2 體積及其測量

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2. 體積及其測量 體積 (Volume) :物體所占空間的大小,常用單位有立方公尺( )、立方公分( )、公升( L )、毫升( mL )等。 容積 (Capacity) :容器內部空間的體積。 公式法 (Formula Method) :利用長度、寬度與高度等數學公式計算形狀規則物體體積的方法。 排水法 (Water Displacement Method) :將不溶於水且能完全沒入水中的不規則物體放入水中,透過測量其所 排開水的體積 來求得物體體積的方法。   今天我們來聊聊關於「立體空間」的秘密。 在我們的生活周遭,不論是手中的課本或是喝水用的杯子,任何物體所占空間的大小,我們在理化中都稱之為 體積 。為了方便溝通與記錄,我們常常使用的體積單位包含了立方公尺( )、立方公分( )、公升( )以及毫升( )等等。不過,如果你今天想知道的是一個空盒子或空水杯裡面能裝多少東西,這種容器內部空間的體積,我們則會給它另一個專屬的名字,叫做 容積 。 那麼,我們到底該怎麼把物體的體積給「量」出來呢?這就要看物體長什麼樣子了。如果遇到的是像積木、木塊這種形狀規則的物體,我們可以輕鬆地利用數學公式來計算。這種先測量物體的長度、寬度與高度,接著再把它們相乘來算出體積的方法,就稱為 公式法 。 但是,大自然裡多得是長得奇形怪狀的石頭或是形狀不規則的零件,這時候拿直尺量長寬高就行不通了。別擔心,這時候我們可以請出充滿科學智慧的 排水法 。只要將不溶於水,而且能夠完全沒入水中的不規則物體放進裝了適量水的容器裡,物體就會擠出空間,排開與它本身體積完全相同的水。因此,我們只需要仔細測量它排開了多少水的體積,就能輕鬆求得這個不規則物體的體積了! 從簡單的長度計算到運用水的力量,理化的測量方法是不是既聰明又充滿趣味呢?只要弄懂了體積與它的測量訣竅,你也能成為生活中的科學小大師!