關於 600 W 攜帶式石英燈管電暖器的熱效應現象，下列敘述何者正確？

本題考點

熱傳遞三種途徑（傳導、對流、輻射）在電暖器上的分工，以及熱輻射的兩個關鍵性質——輻射能與絕對溫度的四次方成正比、紅外線在空氣中傳遞時會被水蒸氣吸收。

正解理由

石英燈管電暖器的設計原理，是把電能轉成高溫燈管發出的紅外線，直接照射到人體與物體表面使其升溫，屬於「輻射式」暖器，而不是先加熱空氣再靠空氣流動送熱的「對流式」暖器。紅外線從燈管走到人體的路徑上要穿過空氣，空氣中的氮氣、氧氣對紅外線幾乎透明，真正會吸收紅外線的是水蒸氣（以及二氧化碳）。空氣愈潮濕，水蒸氣愈多，沿途被吸收、轉成空氣溫升的比例愈大，能直接打到人體皮膚上的輻射能就愈少；反之在乾燥空氣中，紅外線較少被攔截，加熱人體的效果較好。故選 B。

逐項排除

1. (A)

   錯誤。石英燈管電暖器與人體的主要熱交換是熱輻射，不是熱對流。燈管表面雖然也會加熱鄰近空氣而產生對流，但那部分熱量大多往上浮升、散進室內空氣，不會集中送到人體；人站在燈管正前方感到「臉熱背涼」，正是輻射具有方向性、只照到受照面的典型現象。改成「主要是透過熱輻射」才正確。

2. (B)

   正確。輻射熱在傳遞途中會被空氣中的水蒸氣吸收；乾燥空氣含水蒸氣少，對紅外線較透明，抵達人體的輻射能比例較高，因此加熱人體的效果比潮濕空氣好。

3. (C)

   錯誤。風吹過石英管，增加的是燈管表面的對流散熱，不是輻射輸出。電暖器輸入的電功率固定，對流帶走的熱一增加，燈管表面溫度就下降；而輻射輸出取決於表面絕對溫度，表面溫度下降，輻射輸出反而減少。改成「風吹過石英管會提高對流散熱、使表面溫度下降，輻射輸出隨之減少」才正確。

4. (D)

   錯誤。物體發出的輻射能與「絕對溫度」的四次方成正比，不是與攝氏溫度的數字成正比。攝氏溫標的零點是人為訂在水的冰點，30℃升到 40℃在數字上看似「變兩倍」，換算成絕對溫度只上升一小部分，四次方之後發出的熱能也只是小幅增加，遠不到兩倍。改成「以絕對溫度的四次方比較，增加幅度有限」才正確。

記憶點