科技的原理 2007 年 春季 期中考 參考答案

 

一、鋼為什麼比鐵堅韌?10%

鋼是鐵之中再摻入約百分之五的,原子體積較小的碳能卡在鐵原子排列的空隙中,使鐵原子的滑動不易。如此降低鐵的延展性並提高其硬度。

 

二、書架或摩天大樓的交叉狀支柱為什麼對結構的穩定性有提昇?10%

鋼鐵材質的柱子由於其延展性較好的關係,較容易被折彎,但拉長或壓短就不容易了橫向施力較容易使原有垂直排列的鋼骨受到彎折的形變,但對於交叉的支柱而言,橫向的施力會分力成為壓縮或拉張,因此對橫向施力的抵抗性較強

 

三、水質淨化過程中的絮化與凝集,其原理與目的各為何?10%

原理:水中加入硫酸鋁(明礬)那樣的化合物後,由於晶體在不同方向的成長速度差異很大,因此會形成絲狀的結晶。這些絲發物非常細小,如綿絮般充滿水中。物理定律說,在平衡(系統巨觀特性不隨時間改變)的情況下,每個粒子(或說每個自由度)都有一樣的動能,也就是說,越輕的顆粒越容易在水中漂游,一旦許多顆粒被絮狀物糾纏在一起,形成了大的(較重的)個體,其動能仍是原來一個粒子的大小,其速度就不再足以得使漂盪於水中,而只能向下沈澱了。

目的:形成的細密絮狀網,會把水中的雜質與微生物等一起捕捉,並透過沈澱的過程把這些東西帶離水中,使水質清澈

 

四、水庫不用來發電,反倒是耗電把水從下游抽到水庫內,是什麼目的?10%

用電量的需求在尖峰與離峰不同,但電廠的發電機組卻不適合開開關關。利用離峰時段多餘的電力,把下游的水抽回水庫內,然後在白天尖峰時段電力不足時,再把水庫內的水放出來發電。如此做雖然有一定程度的電力損耗,但確能提昇供電的穩定性,在用電尖峰達成充足的供電

 

五、微波爐的微波為何能加熱食物?10%

微波爐的微波採用與水分子旋轉共振一樣的頻率(或週期),故照到水時會引發大規槓模的水的轉動,再加上轉動中的水分子之間會因互相碰撞而彈開,如此就有快速的移動,在巨觀的世界就這就是溫度的提昇

 

六、試敘述電冰箱運作的原理。20%

冰箱中有壓縮機冷媒管散熱片膨脹閥,與冷媒。冷媒被壓縮機從出口一端壓入管中,受壓液化並變熱,及時通過散熱片把熱排出,到了冷凍庫處冷媒管中有細孔的膨脹閥,使冷媒快速噴出並氣化擴大體積,帶走大量熱量使管子變冷。繞過冷凍庫並帶走熱量之後的冷媒逐漸回溫,最後流回壓縮機之入口,重新被壓縮,如此不斷循環而保持冰箱內的低溫。

 

七、環保冷媒為什比較環保?10%

因其分子結構中不含氯含氯的數目較少,因此不會或較不易有因氯而引起的催化消除臭氧的現象。

 

八、肥皂、清潔劑、洗衣粉等物質為什麼可以把油污洗乾淨?20%

界面活性分子的一端具有極性(親水),另一端是碳氫分子長鏈不具極性(親油),由於油水不互溶,它們各自喜好與同類聚集。使用足夠量洗衣粉於水中時,界面活性分子的一端與油污表面結合,另一端與水結合,如此相當於把油污包起來而成為水溶性,因此可被大量的水沖走,而達到洗淨油污的目的。