河北省邢台市高中物理 第七章 分子动理论 7.4 温度和温标课件 新人教版选修3-3

1、4.温度和温标 一、状态参量与平衡态 1系统和外界 (1)系统：在热学中，把某个范围内大量分子 组成的研究对象叫做，简称系 统 (2)外界：系统之外与系统发生的其 他物体统称为外界 热力学系统热力学系统 相互作用相互作用 2状态参量：在热学中，为确定系统的状态，需要用到的一 些物理量，如、等 3平衡态：对于一个不受外界影响的系统，无论其初始状态 如何，经过足够长的时间后，必将达到一个 不再 随时间变化的状态，这种状态叫平衡态 温度温度 体积体积 压强压强 宏观性质宏观性质 稳定稳定 二、热平衡与温度 1热平衡 两个系统相互接触，它们之间没有材料， 或通过导热性能好的材料接触，这两个系统的 不再

2、变化，此时的状态叫热平衡状态，我 们说两系统达到了 隔热隔热 状态参量状态参量 热平衡热平衡 2热平衡定律 如果两个系统分别与第三个系统达到，那么 这两个系统彼此之间也必定处于，这个 结论称为热平衡定律，又叫热力学第零定律 3温度 处于热平衡的两个系统必定具有某个性质，我们 用 来表征这个“共同性质”温度也可理解为物体 的 程度 热平衡热平衡 热平衡热平衡 共同共同 温度温度 冷热冷热 三、温度计和温标 1温度计的测温原理 (1)水银温度计是根据物体的性质来测 量温度的 (2)金属电阻温度计是根据金属的随 的变化来测量温度的 (3)气体温度计是根据与 的关系来测量温度的 (4)热电偶温度计是根

3、据不同导体，因产生 电动势的大小来测量温度的 热胀冷缩热胀冷缩 电阻率电阻率温度温度 气体压强气体压强温度温度 温差温差 2温标：定量描述温度的方法 (1)摄氏温标 一种表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为 ，水的沸点为.在0 和100 之间分成 100等份，每一份就是1 . (2)热力学温标 现代科学中常用的表示温度的方法，规定摄氏温度的 273.15 为零值，它的一度摄氏温度的 一度 0 100 等于等于 (3)摄氏温度与热力学温度 摄氏温度：温标表示的温度，用 符号t表示，单位，符号表示为 . 热力学温度：温标表示的温度，用 符号T表示，单位，符号表示为K. 换算关系：T K 【特

4、别提醒】在用热力学温标和摄氏温标表 示温度变化时，每变化1 等于每变化1 K， 即两种温标表示的温度差是相等的. 摄氏摄氏 摄氏度摄氏度 热力学热力学 开尔文开尔文 t273.15 一、平衡态 1平衡态的理解 (1)热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系 统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子 运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的 宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是 指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的 状态 (2)平衡态是一种理想情况，因为任何系统完 全不受外界影响是不可能的系统处于平衡态 时，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微 小变化 (3)两个系统达到热平衡后再把它们分开

5、，如 果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新 接触，它们的状态不会发生新的变化因此， 热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用 的系统因此可以说，只要两个系统在接触时 它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统 原来是处于热平衡的 2热平衡定律的意义 热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测 量提供了理论依据因为互为热平衡的物体具 有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需 要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体 的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的 高低 下列状态中处于热平衡态的是() A将一金属块放在沸水中加热足够长的时间 B冰水混合物处在0 环境中 C突然被压缩的气体 D开空调2分钟

6、内教室内的气体 解析：系统处于热平衡态时，其状态参量稳 定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间， 冰水混合物在0 环境中，其温度、压强、体 积都不再变化，是平衡状态，故A、B对；突 然被压缩的气体温度升高，压强变大，故其不 是平衡状态，C错；开空调2分钟内教室内的 气体温度、体积均要变化，故其不是平衡状态， D错 答案：AB 二、温度与温标 1对温度的理解应注意 (1)宏观上，表示物体的冷热程度 (2)微观上，反映分子热运动的激烈程度 (3)一切达到热平衡的物体都具有相同的温 度 (4)若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到 热平衡，则A的温度便等于B的温度，这就是 温度计用来测量温度的基本

7、原理 2温度计测量原理：一切互为热平衡的系统 都具有相同的温度温度计与待测物体接触， 达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同 3温标 (1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力 学温标 (2)温标要素：第一选择某种具有测温属性的 测温物质；第二了解测温物质随温度变化的函 数关系；第三确定温度零点和分度的方法 (3)温度的两种数值表示法：摄氏温标和热力学 温标 摄氏温标热力学温标 提出者摄氏修斯和施勒默尔英国物理学家开尔文 零度的规定 一个标准大气压下冰水 混合物的温度 273.15 温度名称摄氏温度热力学温度 温度符号tT 单位名称摄氏度开尔文 单位符号K 关系 (1)Tt273.15 K，粗

8、略表示：Tt273 K (2)每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小相等 关于温度的物理意义，下列说法中正 确的是() A温度是物体冷热程度的客观反映 B人如果感觉到某个物体很冷，就说明这个 物体的温度很低 C热量会自发地从含热量多的物体传向含热 量少的物体 D热量会自发地从温度较高的物体传向温度 较低的物体 解析：温度是表示物体冷热程度的物理量， 但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，A 正确，B错误；热传递的方向是热量自发地从 温度较高的物体传向温度较低的物体，而热量 是过程量，不能说物体含有热量，C错误，D 正确 答案：AD 关于热力学温标的说法正确是() A热力学温标是一种更为科学的温标

9、B热力学温标的零度为273.15 K C气体温度趋近于绝对零度时其体积为零 D在绝对零度附近气体已液化，所以它的压强不会 为零 解析：本题考查热力学温标的性质热力学温标在 科学计算中特别体现在热力学方程中，使方程更简单， 更科学，故A对；B是热力学温标的常识，错误；气 体趋近于绝对零度时，已液化，但有体积，故其压强 不为零，C错，D对 答案：AD 关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的 是() A只要温度不变且处处相等，系统就一定处 于平衡态 B两个系统在接触时它们的状态不发生变化， 这两个系统原来的温度是相同的 C热平衡就是平衡态 D处于热平衡的几个系统的温度一定相等 解析：一般来说，描述系统

10、的状态参量不止 一个，根据平衡态的定义可以确定A错根据 热平衡的定义可知B和D是正确的平衡态是 针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互 影响的最终结果，可见C错正确选项为B、D. 答案：BD 【反思总结】平衡状态时各状态参量都保持 稳定热平衡指温度相同，热平衡时，不一定 处于平衡态 【跟踪发散】11：下列有关热平衡的说法 正确的是() A如果两个系统在某时刻处于热平衡状态， 则这两个系统永远处于热平衡状态 B热平衡定律只能研究三个系统的问题 C如果两个系统彼此接触而不发生状态参量 的变化，且这两个系统又不受外界影响，那么 这两个系统一定处于热平衡状态 D两个处于热平衡状态的系统，温度可以有

11、微小差别 解析： 答案：C 关于热力学温度下列说法中正确的是( ) A33 240 K B温度变化1 ，也就是温度变化1 K C摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D温度由t 升至2t ，对应的热力学温度 升高了273 Kt 思路点拨：热力学温标和摄氏温标是温度的 两种不同的表示方法，对同一温度来说，用不 同的温标表示数值不同，这是因为它们零值的 选取不同，但两种温标表示的温差一定相同 解析：由Tt273 K知，A项正确；由T t知B项正确；摄氏温度可取负值，但热力 学温度没有负值，C错；温度由t 升高到2t ，摄氏温度升高了t，热力学温度也升高了t， D错答案为A、B. 答案：AB 【反思总结

12、】解决热力学温度与摄氏温度的 关系问题的关键： (1)Tt273.15 K是解决有关摄氏温度与热力 学温度问题的基础 (2)温度变化1 与变化1 K是等效的，即T t，但Tt273.15. (3)绝对零度是低温的极限，永远达不到，只 能接近，故热力学温度不能出现负值 【跟踪发散】21：一个系统的温度由200 K升高到300 K，另一个系统的温度由200 升 高到300 ，则有关这两个温度及其变化的说 法正确的是() A它们升高了相同的温度 B它们升高的温度不同 C它们后来的温度相同 D它们后来的温度不同 解析：由Tt273.15 K和两种温标下温度 的变化特点tT判断，可知A、D正确 答案：A

13、D 1下列物体中处于热平衡状态的是() A冰水混合物处在1 的环境中 B将一铝块放入沸水中加热足够长的时间 C冬天刚打开空调的教室内的气体 D一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动， 容器突然停止运动时，容器内的气体 解析：冰水混合物在1 的环境中要吸收热 量，温度升高，不是热平衡状态，A错误；当 一个系统经足够长的时间，系统内各部分温度 相等时，系统就达到了热平衡状态，B正确； 冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不 相等，未处于平衡状态，C错误；匀速运动的 容器突然停止运动时，机械能转化为气体的内 能，容器内的气体分子未达到平衡态，D错 误 答案：B 2下图是四种测液体温度的方法，其中正确

14、的是() 解析：用温度计测量液体温度时，温度计必 须置于液体中，而且不能与器壁接触，只有D 正确 答案：D 3下列有关温标的说法正确的是() A温标不同，测量时得到同一系统的温度数 值可能是不同的 B不同温标表示的温度数值不同，则说明温 度不同 C温标都是人为规定的，没有什么理论依据 D热力学温标是从理论上规定的 解析：温标是温度的测量标准，在不同温标 下，同一温度在数值表示上可能不同，A正确， B错误；热力学温标是从理论上做出的规定， C错误，D正确 答案：AD 4关于热力学温标和摄氏温标，下列说法中正确的 是() A热力学温标中的每1 K与摄氏温标中的每1 大小 相等 B热力学温度升高1 K大于摄氏温度升高1 C热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 D某物体摄氏温度10 ，即热力学温度10 K 解析：热力学温标和摄氏温标尽管是不同标准的计 数方式，但仅是起点不同，热力学温标中变化1 K与 摄氏温标中变化1 是相同的，故A