高中學測
111年
自然
第 7 題
📖 題組:
7-8題為題組 2021年的諾貝爾物理獎聚焦於複雜系統,如:氣候系統。圖3為簡化的地球氣候系統模型圖,圖中實線代表進入系統的太陽輻射,虛線 $F_G^\uparrow$ 代表地面向上發出被大氣所吸收的熱輻射,虛線 $F_A^\uparrow$ 與 $F_A^\downarrow$ 分別代表大氣向外(上)與向內(下)的熱輻射。當太陽輻射的能量進出系統達收支平衡時,大氣內、外長期平均溫度維持恆定。然而,溫室氣體增加,會造成系統能量收支不平衡,長期平均溫度也因而產生變化。 圖4為大氣向外熱輻射功率對熱輻射頻率的曲線圖,5個平滑的細線代表標準的輻射體由克氏(絕對)溫度220 K到300 K,每隔20 K的熱輻射特性曲線。圖4上圖與下圖的黑色波折線,分別代表 $CO_2$ 含量為0與1000 ppm時,地球氣候系統模型預測大氣向外熱輻射功率隨頻率的變化。依據上述圖文資料,回答7-8題。
7-8題為題組 2021年的諾貝爾物理獎聚焦於複雜系統,如:氣候系統。圖3為簡化的地球氣候系統模型圖,圖中實線代表進入系統的太陽輻射,虛線 $F_G^\uparrow$ 代表地面向上發出被大氣所吸收的熱輻射,虛線 $F_A^\uparrow$ 與 $F_A^\downarrow$ 分別代表大氣向外(上)與向內(下)的熱輻射。當太陽輻射的能量進出系統達收支平衡時,大氣內、外長期平均溫度維持恆定。然而,溫室氣體增加,會造成系統能量收支不平衡,長期平均溫度也因而產生變化。 圖4為大氣向外熱輻射功率對熱輻射頻率的曲線圖,5個平滑的細線代表標準的輻射體由克氏(絕對)溫度220 K到300 K,每隔20 K的熱輻射特性曲線。圖4上圖與下圖的黑色波折線,分別代表 $CO_2$ 含量為0與1000 ppm時,地球氣候系統模型預測大氣向外熱輻射功率隨頻率的變化。依據上述圖文資料,回答7-8題。
圖 4 所預測之地球大氣向外熱輻射,最接近攝氏多少度的標準的輻射體,所發出之熱輻射?
- A 270
- B 260
- C 100
- D $-10$
- E $-100$
思路引導 VIP
請仔細觀察圖 4 中代表地球大氣向外輻射的黑色波折線,其整體分佈(撇除吸收帶的凹陷部分)最貼近哪一條代表標準輻射體的平滑基準線?在判讀出該基準線所標示的絕對溫度 $K$ 後,應如何利用熱力學溫標的轉換公式,將其換算成題目要求的攝氏溫度 $t(^{\circ}C)$ 呢?
⚡ 相關考點快充
5 分鐘快速複習這題考的觀念這題考的觀念
跨科題組(A):新課綱跨科題組(111~112)
主題特訓:跨科題組・學測・自然
111、112 年依 108 課綱命題的跨科題組
同主題還有跨科題組(B):新課綱跨科題組(113~115) 5:32・113~115 年的跨科題組(生化合科、地物合科等)
黑體輻射與溫室效應
💡 利用黑體輻射曲線判讀溫度,並理解大氣成分對輻射的吸收。
| 比較維度 | 理想黑體輻射 | VS | 大氣向外熱輻射 |
|---|---|---|---|
| 曲線外觀 | 平滑且連續的鐘形曲線 | — | 具鋸齒狀凹陷的波折線 |
| 影響因素 | 僅受物體溫度影響 | — | 受溫度與氣體成分影響 |
| 物理意義 | 理論最大發射功率 | — | 實際穿透大氣散失的能量 |
💬溫室氣體吸收會使實際輻射量低於同溫度的理想黑體。