2-1What Is Science?
什麼是自然科學
自然科學是研究大自然中有機或無機的事物和現象的科學。自然科學包括天文學、物理學、化學、地球科學、生物學等等。
自然科學的根本目的在於尋找自然現象的來因。自然科學認為超自然的、隨意的和自相矛盾的實驗是不存在的。自然科學的最重要的兩個支柱是觀察和邏輯推理。由對自然的觀察和邏輯推理自然科學可以引導出大自然中的規律。假如觀察的現象與規律的預言不同,那麼要麼是因為觀察中有錯誤,要麼是因為至此為止被認為是正確的規律是錯誤的。一個超自然因素是不存在的。
2-2What Is Matter?
佔有時間、空間和質量的東西。例如:電子、質子和中子;金屬、化合物、空氣、水、生物等等,以固體、液體或氣體相態呈現。 客觀存在的一種物質形態:場。我們可以看到、嗅到、嚐到或接觸到的東西; 與思想相對而言。 按照辯證唯物主義理論,物質指獨立於意識以外的,但可以被意識所反映、摹寫的客觀存在。
2-3How Can Matter Change?
『物質變化分為三項』
1.物理變化 : 原子內無發生什麼反應,因此物質的本質不變,如相變化--水分子蒸發凝結後還是水。
2.化學變化 : 發生在電子的轉移或鍵的生成與斷鍵,物質種類改變,原子不變,如氫氣與氧氣就產生水。
3.核變化(包含核融合、核分裂、放射線的衰變) : 發生在原子核內質子,中子的反應,如核融合與核分裂,此反應原子已經改變,因為質子數不同,原子種類就不同。
2-4 What is Energy and How Can It Change Its Form?
何為能量? 如何改變它?
『能量來自很多種形式』
1.動能(kinetic energy,像是風、流動的水、電子流動…)
2.位能(potential energy,例如在手上的小石頭、未點燃的火柴…)
『能量轉換必須遵守兩個定律』
1.熱力學第一定律
能量在轉換的時候,不會被創造或被減少(能量不滅)。
2.熱力學第二定律
能量轉換的過程中,有部分(少許)的能量會以熱的形式散失。
2-5 How Can We Use Matter and Energy More Sustainbly?
我們能夠如何使用物質以及使能源更永續?
我們現在取得石油的化學能(亦是來自古代的太陽能),燃燒變成熱能,再轉變成車子的動能等。種植甘蔗,是由太陽吸取最初的能源,轉化成化學能,將甘蔗壓榨出糖汁,經發酵的化學反應製成酒精,又是另一種化學能(酒精具有化學能)。
1.節約能源
2.回收、重覆利用
3.尋找可替代的能源4.將自然科學的議題轉移到永續性的社會
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