從溫度談科學 議題小組 成果報告1. 議題小組: 從溫度談科學
從溫度談科學簡介
小組宗旨:培育院生的科學素養
進行方式
1.經典閱讀 : < 温度決定一切 >
2.參與此議題小組的同學將分為三組,
每次聚會由其中一組的同學負責導讀及帶領討論。
3.本議題小組共探討六個主題,每次聚會討論一個主題,
最後一次聚會則請各小組針對某一議題作專題報告。
議題內容
1.攝氏三十七度
2.測量温度
3.解讀地球的冷與熟
4.高温與低溫下的生命
5.太陽温度透露的訊息
6.極低温下的量子世界
評量標準
導讀準備、討論參與、專題報告、出席狀況
上課時間:隔週一 18:10~20:00
指導老師:梁贊全老師 簡介
任教於物理系,為中正大學的資深教授。
致力於通識教育的發展,身兼紫荊書院執
行長的梁贊全,積極推動結合社區的服務
學習活動,
2. 議題小組: 從溫度談科學
經典閱讀:< 温度決定一切 >
作者:基諾沙格瑞、譯者:田靜如、天下文化出版社
內容簡介:
溫度不只是數字,還有更深層的意義。溫度保持穩定,對我們很重要; 然
而,生命適應各種溫度的彈性超乎您的想像!
深海熱泉附近的 110℃高溫海水中,竟然可找到活生生的細菌;冰封於南極
底下的地下湖,有個與世隔絕的生態系。這些現象,給了我們許多聯想!
高溫海水的環境,似乎與生命在地球出現時類似;冰下的生命,暗示了生命
也可能出現在木星衛星的冰層下。
除了人類文明的演進階段,可以「人類用火的溫度」來劃分;在孙宙早期的
歷史,溫度甚至影響了原子核、原子與物質的形成。
因此,我們喜歡用溫度來述說孙宙的故事。
溫度,不僅決定了科學的方向,也決定了歷史的趨向,更決定了我們的世界
與生命的未來。
作者簡介:基諾沙格瑞(Gino Segr)
現任賓洲大學物理暨天文教授。出生於義大利佛羅倫斯,在佛羅倫斯與紐約
成長,目前定居於賓洲。沙格瑞是國際知名的高能基本粒子理論物理學家,出身
於物理世家,叔父米利歐〃沙格瑞(Emilio Segr?, 1905-1989)為一九三八年
諾貝爾物理獎得主
3. 100 年度上學期行程
日期 導讀章節 主題探索發表 負責組別
10/3 序
10/17 第一章:攝氏三十七度 一
10/31 第二章:測量溫度 二
11/7 期中考週暫停一次,繳交主題探索書面初稿
11/14
11/21 第三章:解讀地球的冷與熱 三
12/5 第四章:高溫與低溫下的生命 隕石撞地球 一
12/19 第五章:太陽溫度透露的訊息 製陶技術發展 二
1/2 第六章:極低溫下的量子世界 冰河時期 三
議題小組名單:
第三屆 化生系 張雅玟
第三屆 勞工系 張詠凰
第三屆 通訊系 黃暄尹
第三屆 會資系 史瑞晨
第四屆 生科系 楊開旭
第四屆 政治系 陳琮瑜
第四屆 通訊系 蔡鎔澤
第四屆 經濟系 詹順安
第四屆 經濟系 朱晉鉳
分組名單:
組別 組員 導讀章節 探索主題
一 張詠凰、張雅玟、黃暄尹 一、四 隕石撞地球
二 史瑞晨、陳琮瑜、楊開旭 二、五 製陶技術發展
三 詹順安、蔡鎔澤、朱晉鉳 三、六 冰河時期
備註:
本議題小組請假一學期以兩次為原則,須請假者請寄信通知並簡單說明原由。
(星期六晚上 12:00 前 寄至 su04xu5@gmail.com 信箱) 並於事後向主任說明。
。
13. 同學們的心得
朱晉鉳
這本書主要是講溫度方面的問題,對我這種非相關課系或者高中不是理組的
學生來說,讀起來會吃力些,儘管如此,還是有一些觀念我可以理解,以下是我
比較有興趣的標題及對此內容的想法。
第一章:攝氏 37 度
這章主要是告訴我們為什麼哺乳類動物會衡溫,為什麼人體最佳溫度是 37 度?
為了維持恆溫,腦中下視丘能調解體溫,它也能控制分泌作用,這些分泌可以指
揮我們身體中的主要新陳代謝運作,調節身體體面的水分、糖分、脂肪含量,這
些與人體中的溫度息息相關。研究也發現在 37 度時人類和其他哺乳類(獅子),
激發訊號傳送和接收的複雜化學反應能達到最佳的運作狀態。
另外我對這章有興趣的地方是駱駝的生存之道,我們知道在高溫乾燥的沙漠生
存相對來說困難些。駱駝可以喝進大量的水,然後屯積起來,而且牠的尿與糞便
所含的水分非常低,身體的恆溫也是靠牠體內的水分含量的高低相配合,體溫過
高,能利用蒸發作用來冷卻,駱駝還可以把白天所囤積的熱,直到夜間在盡量放
出去。
在還沒閱讀此章時,我以為發燒是因為細菌、病毒影響讓細胞發炎,但其實沒
那麼簡單 主要是熱源的影響 由細菌引發宿主釋放一種稱為細胞素的化學物質
, , ,
最後抵達下視丘,在那裏細胞素在引發另外一種叫做前列腺素的化學物質,它可
以使得身體這個恆溫器重新設定到較高的溫度,於是引起了發燒。
上面主要是談到恆溫動物,但萬一變溫動物身體發生異常該怎麼辦?書上告訴
我雖然像蜥蜴之類恆溫動物無法藉由體內的機制升高中心體溫,但牠們會移動到
比較溫暖的地方,昆蟲和魚都可以發現這種現象。
第三章:解讀地球的冷與熱
這章節一開始就以科學家遊覽北極風光,發現船在向北行駛時經過的全部是開
放的無冰水域 這與幾十年前的景象大大不同 以前這裡是很難航行通過的地方
, , ,
許多探險家甚至在冰凍的營地面對過死亡的威脅。
北極區的嚴重暖化連帶造成甲蟲大量繁殖,開始侵襲森林中的銀白雲杉,研究
也發現北極熊由於冰層融化,活動空間、食物減少,體重比二十年前減少大約百
分之十。
除了上述問題外,讓我比較驚訝的是除了北極區冰層融化的影響外,南極增
溫對我們的潛伏危機更大 跟北極區不同的是南極區是在大片路塊上覆蓋著冰,
,
假如南極區的冰層融化,水會從陸地流入海洋,全世界的水位都會上升。更糟糕
的是南極冰層甚至不需要融化就可以造成帶災難,因為只要它從陸地上滑下來,
它那龐大的體積就可以排掉大量的海水。
18. 另外有兩位沒表名同學他們的心得
蔡鎔澤
我這學期之所以會選這門課,主要原因是它是自然科,所以引起我的興趣。但當
我一看到課程時,他的內容真的是太精采了,雖然大部分跟地球科學有關,但書中
的內容著實地讓我深刻著迷 說到我們人可以神奇的維持體溫在 37 度,及測量溫
。
度的演進,還可以討論到地球的歷史,可以了解到地球以前的大大小小的變化如:
冰河期,隕石撞地球…等,還可以知道在極端的環境也有些生物,仍然能安穩的生
存,這門課實在是太棒了!
陳琮瑜
「溫度決定一切」,這是我選的書,之所以會選擇這本書的原因,其實是因
為它的名稱取的太為聳動 令我有著無比的好奇心想知道作者所指的溫度到底是
,
什麼溫度,為什麼能決定一切?
在後來翻閱過一部分之後 發現這本書所寫和溫度有關係的事物真的是包山包
,
海!從人類的體溫開始談起到藥品的研發與關係,為什麼我們的體溫會維持在
37℃?而且全世界的人種都是一樣維持在這溫度,無論是寒帶地區生活的人或是
在熱帶地區的人 奇妙的是全部都是一樣的體溫!但是其實在 18 歲到 40 歲最
,
健康的體溫是在 36.8℃,或許以我們想法會覺得差這一點點的溫度有什麼,不
過仔細想想好像在 38 度就算是發燒,應該每個人都有過發燒的經驗,那真的很
不好受,但是那卻是體溫僅僅提升一度的影響。
書上也提到腦在恆溫下運作的最好、較高的溫度促進身體的活性、體溫高有利
於身體散熱,這好像又跟上一段自相矛盾,不過這要牽扯到另外一個更重要的物
理現象「散熱」,我們之所以感覺到熱會流汗也是因為蒸發作用的關係,汗水幫
助我們可以更快的帶走大量的熱,不過必須藉助風的幫忙;人類最簡單歷史也最
悠久的散熱工具就是「扇子」,到後來扇子也變成了一種藝術品,那自然界的昆
蟲也是需要散熱,書上說明了一個很有趣的現象寫著「蜜蜂也會利用搧風這策
略。
夏天,蜜蜂用自己的翅膀搧風讓空氣流通,但是當溫度接近攝氏三十度時,搧
風已經不夠用。此時蜜蜂會離開蜂巢去找水。會到蜂巢之後,牠們把水吐出來行
成一層薄膜或是小水珠,然後在開始搧風,把潮濕的空氣從蜂巢吹到外面去」所
以,作者認為沙漠中沒有蜜蜂,不是因為酷熱的溫度而是因為沙漠中沒水。書中
也提到一個很有趣的說法,作者認為喘息的散熱方式比流汗好,因為流汗會流失
寶貴的鉀、鈉,但是過度的用力呼吸會運動到肌肉反而產生熱,所以淺慢的呼吸
是最好的散熱方式;曾經有個實驗,一位單車手得過好幾次的冠軍,在比賽中可
以一路維持高速到終點 但是實驗讓這位車手在室內空間踩著定點腳踏車沒多久
,
卻昏倒了,研究人員表示這和散熱的效率有關,當這位車手在戶外比賽有著迎風
可以幫助他散熱維持身體的正常機能,因此他才可以有辦法表現的很好反之沒有
19. 風的幫助影響了散熱效率。就像我們每天上課要爬坡爬樓梯,再加上南台灣熱情
的太陽走到教室不累也是滿身汗水,影響了上課的效果,但是如果一路上有著風
的吹拂,走到教室還是很乾爽的愉快的,上起課來也比較有精神,所以說這看不
到卻感覺的到的”風”,對我們真的很重要!
這本書提到有關於溫度的東西還有近幾年來大家很關心的地球暖化問題,北極
的暖化讓現在的北極熊比二十年前瘦了百分之十;地球平均溫度只要下降 0.5
度到 1 度,紐約港會結冰;如果升高一到三度,全球海平面會上升十五到九十
分,多少陸地會被淹沒;但是造成地球溫度暖化的因素很多,其中最重要的四種
因素。
第一種因素是太陽,它也是我們的主要熱源。當地球傾斜面向太陽時,就是夏
天,反之當它傾斜遠離太陽的時,變成了冬天,雖然並不只是這些而已,因為地
球在橢圓軌道上繞行太陽運轉的同時,自己也再緩慢擺動。
第二種因素是地球本身所產生的熱,最常見可以展現出這種的情況就是火山爆
發。另外就是當一個人下降到礦坑深處時,所感受到的溫度上升,這些熱大部分
是由地殼中元素進行放射性衰變而產生的,此外還有在地球早期行程時儲存於地
核的熱。雖然這些熱看起來非常驚人,但是與太陽所提供的熱相比,仍然是小巫
見大巫。
第三種因素是海洋,海洋是全球溫度改變的重大因素,大部分是因為大量的水
環繞整個地球的轉動(像是一條輸送帶系統)所造成的。雖然我們對這些洋流,
例如墨西哥灣流,已經進行了幾百年的研究,然而還有一些洋流,比如說聖嬰現
象 對我們來說繩然是相當新的發現 因為聖嬰現象不只是洋流 而更像湧升流。
, , ,
第四種因素,也是造成全球暖化的最後一個主因,那就是籠罩著地球的大氣,
這層遮蔽不但能夠保護地球不至於受到有害輻射的危害,並且可以阻止大部分郵
太陽所提供的熱不至於流失到天空。」另外還有其他造成溫度改變的因素:其中
小行星的撞擊最為激烈。在這情況下,氣候改變的最主要原因,不是碰況本身所
造成的局部現象,而是撞擊以後散步在大氣層中的塵埃。換句話說,是太陽、地
球、水以及空氣影響地球溫度。
這四種因素可以同時改變氣候;雖然透過超級電腦和日益精確的預測模型,我
們正進入越來越可靠的紀元,雖然正確的長期預測仍需要許多的努力,畢竟還是
偶爾會有出乎意料的發展;就比如之前的八八風災來說,氣象局雖然有詳細的資
料,但是預測出來的雨量和實際的降雨量卻有著出奇多的落差,科技畢竟還是無
法全勝於天,因此在我們科技越來越發達的未來,仍然需要對天抱著一份敬重的
心!
書上提到一個非常驚悚的說法對於地球未來的命運發展,「十億年以後,太陽
系動力學可以保證太陽會增強到讓地球步上失控的狀態,讓水蒸氣和生命全部都
21. 本學期出席紀錄
史瑞晨 陳琮瑜 楊開旭 張詠凰 張雅玟 黃暄尹 詹順安 蔡鎔澤 朱晉鉳
10/3 O O O O O 假 O O 假
10/17 O O(遲 X O(離 O O X 0(遲 O
10/31 X O O O(離 假 O O O O
11/21 O O(遲 O 假 O O O O(遲 O
12/5 O(離 X X X 假 假 O O(離 O
12/19 假 假 X 假 O O X 假 假
1/2
O: 當天出席且參與全程。
X: 當天未出席,且無請假說明原因。
假: 有寫信請假告知並說明原因。
離: 提早離開。
遲: 晚到。