第四节温度和温标(1)2015.4

第四节温度和温标

杯子中盛有正在熔化的0℃的冰水混合物，若将其移至0℃的房间，冰和水质量各怎样变化?说说其中的道理．

思考：初中阶段学习的热传递方向是怎样的?若两个接触物体间没有发生热传递．这两个物体一定具有怎样的共性?阅读本章第四节、解决下面问题：1、系统?状态参量?平衡态?2、热平衡?热平衡定律?温度?3、温度计,温标?热力学温度?2、状态参量：描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量．

物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等．为了描述系统的状态。需要用到一些物理量，例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质．用温度描述热学性质等等第四节温度和温标一、平衡态与状态参量1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统。在热学中把所研究的由大量分子组成的物体就叫做热力学系统。

系统以外的周围物体称之为外界或环境，系统与外界之间往往存在相互的作用．2、热学状态参量①几何参量—体积（Ｖ）确定系统的空间范围。②力学参量—压强（Ｐ）确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用③热学参量温度（Ｔ）如：某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20oC时的气压为5atm。——描写热学系统状态的物理量确定系统冷热程度。3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化，即各状态参量不再变化。这种状态称之为平衡态．

一个热学系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定．

热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物质运动的一种特殊形式。

用来描述一个热学系统的状态。

例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量(

)A．每个气体分子的运动速率B．压强

C．体积D．温度

解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量．气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量．显然B、C、D选项正确．

BCD二、热平衡与温度

1、热平衡：如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将会互相影响而发生改变，经过一段时间后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有“共同性质”—--温度相同，此时我们说两个系统达到了热平衡．（用来描述两个系统间的关系）

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：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。又叫热力学第零定律3、温度两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个“共同的热学性质”。表征这个“共同热学性质”的物理量就是温度。（2）

系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。

（1）温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理．

应用：若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与B的温度相等.说明

例2、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么?

解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态．

答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换．三、温度计与温标

1、温标：定量描述温度的方法叫做温标

温标的建立包含三个要素：①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质；②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定；③确定温度的零点和分度方法．（1）摄氏温标(t)：标准大气压下冰的熔点为0oC标准大气压下水的沸点为100oC在0oC与100oC之间等分成100等份，每份算做1oC２、摄氏温标和摄氏温度（2）摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度。单位是：摄氏度，“oC”2、热力学温度(T)．

(1)定义：热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。(2)热力学温标:-273.15oC

为热力学零度，(3)单位开尔文，简称开，符号为K．

(4)热力学温标与热力学温度T的关系：T＝t+273.15K

(5)说明①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K．在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；②由T＝t+273.15K可知，物体温度变化l℃与变化lK的变化量是等同的，但物体所处状态为l℃与lK是相隔甚远的；③一般情况下，

T＝t+273K∆T=∆t（4）热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一，

例3实际应用中，常用到一种双金属温度计．它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图7—4—1所示．已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有

(

)双金属温度计图7－4－1

A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的C．由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D．由右图可知，其双金属层的内层一定为铜．外层一定为铁ABC解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B选项是正确的．图7－4一