國中教育會考
110年
自然
第 50 題
📖 題組：
請閱讀下列敘述後，回答50～51題 小敏複製網路上「茶包天燈」這個科學實驗，其流程如圖(二十四)所示。她在無風的環境進行實驗，當實驗進行到最後，茶包燃燒後的灰燼會飄向空中，如同一個小天燈。小敏認為此現象的成因應該與熱對流有關，茶包上方的空氣受到加熱而上升時，周圍的冷空氣遞補而形成熱對流，茶包灰燼因重量很輕而受到空氣的帶動飄向空中。 上述步驟完成後，小敏想對「茶包天燈」現象作進一步的研究，她設計了一張實驗紀錄表，如表(十一)所示。
請閱讀下列敘述後，回答50～51題 小敏複製網路上「茶包天燈」這個科學實驗，其流程如圖(二十四)所示。她在無風的環境進行實驗，當實驗進行到最後，茶包燃燒後的灰燼會飄向空中，如同一個小天燈。小敏認為此現象的成因應該與熱對流有關，茶包上方的空氣受到加熱而上升時，周圍的冷空氣遞補而形成熱對流，茶包灰燼因重量很輕而受到空氣的帶動飄向空中。 上述步驟完成後，小敏想對「茶包天燈」現象作進一步的研究，她設計了一張實驗紀錄表，如表(十一)所示。
根據表(十一)，下列何者最可能是小敏想探討的關係？
- A 大氣壓力與茶包長度的關係
- B 大氣壓力與氣溫、溼度二者的關係
- C 灰燼最大飛行高度與茶包長度的關係
- D 灰燼最大飛行高度與氣溫、溼度、大氣壓力三者的關係
思路引導 VIP
觀察一下表(十一)，左半邊的氣溫、溼度欄位只有一處能填寫，而右半邊的茶包長度卻列出了五個不同的數值。想一想，這在科學實驗設計中，分別代表了哪一種變因（操縱、應變、控制）呢？
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太棒了，你精準抓到了這個實驗紀錄表的核心，漂亮地選出了正確答案！ 判讀實驗變因 我們在設計科學實驗時，最重要的就是區分各種變因。觀察表(十一)，左側的「氣溫」、「溼度」和「大氣壓力」都只有一條底線可以填寫，這代表在整場實驗中，它們是被固定不變的控制變因。
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熱對流與實驗變因
💡 流體受熱膨脹密度變小而上升，實驗需區分變因間的關係。
🔗 茶包天燈上升原理
- 1 加熱空氣 — 燃燒使茶包內外空氣溫度升高
- 2 密度降低 — 空氣受熱膨脹，密度小於周圍冷空氣
- 3 產生升力 — 熱空氣上升帶動重量極輕的灰燼
- 4 冷氣遞補 — 周圍冷空氣流向下方遞補形成對流
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🔄 延伸學習：延伸思考：若環境風速過大或灰燼過重，則難以觀察到此對流現象。
