動手學科學/物質科學/2022公開課/能量轉換與能量守恆(一)

課程日期2022.03.16

觀念說明

能量守恆

• 指一個系統在沒有外力干擾的狀態下，沒有能量輸入也沒有能量輸出，但能改變其形式

燃燒

• 是指一個快速是放熱能的過程，由「助燃劑」和「可燃物」相互進行氧化還原過程的化學反應

光合作用

• 利用光能將二氧化碳、水或硫化氫轉換成碳水化合物的過程，碳水化合物包含葡萄糖（Glucose）、果糖（Fructose）、半乳糖（Galactose）、乳糖（Lactose）、蔗糖（Sucrose）、澱粉（Starch）和纖維（Fiber)

能量轉換

• 是指能量從一種形式轉變為另一種形式的過程

活動流程

光合作用

• 在水族箱中置入水草(鹿角苔或氣泡草)，丟入CO2錠，並以水草燈照射，觀察水草冒泡
  1. 發問：為何綠色水草會行光合作用
  2. 討論：光合作用，將光能收集儲存後，對於地球的影響

原子與分子

• 拿出葡萄糖(藥局可以買得到，嬰兒用)與麵粉，請小朋友吃
  1. 發問：為何一種會甜，一種不會？
  2. 討論：葡萄糖與澱粉同為醣類，且澱粉是由多個葡萄糖組成，但因分子結構的差異，會有不同的結果
• 說明麻糬軟Q的原因
  1. 發問：為何太白粉較彈，糯米粉軟Q？
  2. 討論：說明化學結構不同，支鏈澱粉與直鏈澱粉，會有不同的結果

循環

• 說明大自然中，經由光合作用，儲存，燃燒與利用回到大自然，這一切是個循環，能量可以互相轉換，且不增不減，帶入能量守恆的觀念
• 能量的轉換
  1. 史特林馬達--熱能與動能
  2. 太陽能發電--光能與電能
  3. 太陽能熱水器--光能與熱能
  4. 電磁爐--電能轉熱能

沖天火箭(教室製作，戶外實驗)

• 操作：將寶特瓶用三根竹筷做成火箭本體，在寶特瓶中放入小蘇打與水，在塑膠試管中放入檸檬酸，將試管丟入寶特瓶中，用橡膠塞塞住瓶口，倒轉後等待發射
• 發問：討論為何可以往上衝？
• 討論化學能轉換成動能，並討論上述例子中，轉換前後，能量守恆的關係