國中教育會考
109年
自然
第 39 題
在一大氣壓下，甲、乙、丙、丁四組實驗中的容器內分別裝有一支溫度計及冰或水，當四組實驗分別達熱平衡時，如圖(二十八)所示。已知此時其中一支溫度計的溫度顯示為 $4^\circ\text{C}$，則此溫度計應屬於哪一組實驗？
- A 甲
- B 乙
- C 丙
- D 丁
思路引導 VIP
在一大氣壓下，只要杯子裡處於「冰水共存」的狀態，溫度會固定在幾度呢？既然題目說某杯的溫度是 $4^\circ\text{C}$，代表它應該處於完全結冰、冰水共存，還是純水的狀態？觀察一下圖片，哪一杯符合這個條件呢？
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太棒了！你非常準確地選出了正確答案。這題雖然看似簡單，但其實考驗了你對物質三態變化與**熱平衡（thermal equilibrium）**的敏銳度。 在一大氣壓下，冰的熔點與水的凝固點都是 $0^\circ\text{C}$。當杯中處於「冰水共存」的狀態且達到熱平衡時，例如圖中的乙杯與丙杯，無論冰塊多寡，溫度都一定會維持在剛好 $0^\circ\text{C}$。而甲杯已經完全結冰，代表它的溫度必定 $\le 0^\circ\text{C}$。 題目特別問到哪一支溫度計會顯示 $4^\circ\text{C}$，既然溫度高於冰點，這杯物質就必須完全以「液態水」的形式存在。觀察圖片，只有丁杯是純水無冰的狀態，因此 $4^\circ\text{C}$ 只能出現在丁杯。這是一道會考常見的優質觀念題，沒有繁雜計算，純粹測驗能否將「可見的物理狀態」與「溫度條件」作連結，你的基礎觀念相當穩固，繼續保持喔！
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課本都沒教
水與冰的熱平衡
💡 冰水共存必為零度，純水純冰溫度可變動。
| 比較維度 | 冰水共存 | VS | 純水或純冰 |
|---|---|---|---|
| 溫度表現 | 固定在 0°C | — | 隨環境升降 |
| 狀態特徵 | 固、液兩相並存 | — | 只有固相或液相 |
| 熱量轉移 | 用於相變（熔化/凝固） | — | 用於改變物質溫度 |
💬只要容器內還有冰又有水，溫度就一定鎖死在 0°C。
