熱學儀器與環境議題

卡諾冷機（Carnot Refrigerator）
臺中國立新港藝術高級中學物理科羅伊君老師/國立彰化師範大學吳仲卿教授責任編輯

冷機(Refrigerator)是把熱能由低溫處（低溫熱庫）傳送到高溫處（高溫熱庫）的裝置。事實上冷氣機、電冰箱就是一部冷機。

散熱排（Radiator）
國立彰化高級中學物理科姜志忠老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

散熱排（radiators）與對流器（convectors）都是熱交換器，基於加熱或冷卻的目的，試圖將熱能從一種介質轉換到另一種介質。散熱排主要使用在交通工具、建築物與電子電路中。

溫度計（Thermometer）
國立彰化高級中學物理科賴文哲老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

溫度計是一種運用各種原理來測量物體溫度的儀器，所使用的測溫材料一般來說須具備以下幾項特性：能在短時間內達到熱平衡；熱容量小；靈敏度須大；體積小；一致性。如此才能在不影響待測體的條件下，迅速且正確的量得溫度。

熱沈（Heat Sink）的效能與組成
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

熱沈的效能（無論使用自然對流、強迫對流、液體冷卻或多種方法的組合）受到材質、幾何外型、整體表面積熱傳導係數的影響。一般而言，若是利用強迫對流的熱沈，可藉由增加熱沈材質的熱傳導係數、加大表面積（例如增加散熱鰭片的數量）或加速氣體流動（增加風扇數量）等方法提升其效能。

若將熱沈使用在電子上，會讓「熱沈」的金屬部分接觸溫度較高的部分（多數的情況下，兩者之間會有一層熱介面物質TIM以加速熱的傳遞），電腦的微處理器CPU就需要透過「熱沈」加速散熱（主要透過傳導與對流，輻射所佔比重不高）來降低溫度。

隔熱材料–強化碳碳複合材料 （Reinforced Carbon-carbon）
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

碳碳複合材料簡稱（RCC）是種複合材料，利用在石墨中碳纖維進行強化製成，經常在表面鍍上碳化矽（silicon carbide）薄膜以防止氧化。該材料是為了洲際導彈鼻錐使用而研發，並且廣泛使用在太空梭的鼻錐與前沿部位。

Brabham團隊於1976年的一級方程式賽車中首度在煞車中使用RCC，最近更出現在某些高級車種中（如Bugatti Veyron，售價約台幣六千萬）。

隔熱（Heat Pipe）在各方面的應用（二）–工業與太空旅行熱管
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

工業
在工業上，必須耗費能源在提升、降低或維持產品、原料或製造過程的溫度。若沒有完善的隔熱措施，將會提高能源的使用率，增加製造成本，而釋出的熱量也會對環境產生衝擊。

太空旅行
太空梭對於隔熱的要求相當嚴格，而且隔熱材料必須輕量化，否則將增加額外的重量，與發射太空梭的花費。在太空中，並沒有大氣層可以隔絕太陽輻射，物體表面的 溫度上升快速。且在太空中，沒有氣體可資利用，以「對流」的方式移除熱量，太空梭也沒有與其他物體直接接觸，更無法藉由「傳導」的方式送走熱量。因此，多 層膜隔熱方式（如覆蓋金箔在人造衛星或探測船）相當常見，利用金箔控制熱輻射。

隔熱（Heat Pipe）在各方面的應用（一）–衣著與建築物
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

衣著
衣物的目的在於維持人體的體溫，為了移除過多體熱，衣物必須讓汗水順利蒸發，藉由汗水蒸發時自人體吸收汽化熱來降溫。當人們活動或處於高溫下時，衣料將會因為身體的活動而有所起伏，並產生氣流，可加速汗水的蒸發，且衣物可以微微的遮蔽人體，具有隔熱效果，使身體溫度略低於周圍環境。

節溫器 （Thermostat）
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

「節溫器」，該裝置是用來調節系統的溫度，藉由控制熱的流向（流入或流出）以維持系統溫度接近於溫度的設定值。簡而言之，節溫器可轉換或啟動加熱、冷卻元件，以維持系統處於正確的溫度。

節溫器有許多不同的製造原理，以及使用不同的感測器來量測溫度，依據感測器的偵測結果進一步控制加熱或冷卻系統。