【高中物理】温度和温标 课件 高二 物理人教版（2019）选择性必修第三册

1.温度和温标第二章气体、固体和液体人教版物理选择性必修第三册见物思理、格物致知：

假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成A、B两部分，它们的压强分别为pA、pB，温度分别为TA、TB，它们的压强和温度均不相等。打开挡板K后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态?

答：压强大的气体会向压强小的一方流动，温度高的气体会向温度低一侧传热，经过一段时间后，窗口内各点的压强和温度都相同且不再变化。

描述系统性质的物理量,常用的物理量有几何参量体积V、

力学参量压强p、热学参量温度T

。

一、状态参量与平衡态1.热力学系统：

研究某一容器中气体的热学性质,其研究对象是容器中的大量分子

组成的系统。这在热学中叫作一个热力学系统。2.外界：系统之外与系统发生相互作用的

其他物体的统称。

3.状态参量：(1)体积V:系统的几何参量,它可以确定系统的空间范围。(2)压强p:系统的力学参量,它可以描述系统的力学性质。(3)温度T:系统的热学参量,它可以确定系统的冷热程度。例如：酒精灯加热容器中的气体把气体作为研究对象，它就是一个热力学系统。而容器和酒精灯就是外界。

一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量达到稳定（不随时间变化）时的状态。5atm60oC0oC2atm系统分子做无规则运动宏观性质例如：把不同压强，不同温度的两箱气体注入同一容器：压强大的气体会向压强小的一方流动。温度高的会向温度低的一方传热。经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。非平衡态平衡态一、状态参量与平衡态4.平衡态：一、状态参量与平衡态系统在没有外界影响的情况下,经过足够长的时间,系统内各部分的状态参量达到稳定的状态。

思考：一根长铁丝,一端插入100℃的沸水中,另一端放入0℃的恒温源中,经过足够长的时间,温度随铁丝有一定的分布,而且不随时间变化,这种状态是否为平衡态?(1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同：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。(2)平衡态的特点:系统温度、压强、体积不发生变化。系统处于平衡态时,所有的状态参量都不随时间变化。答：因为系统内各部分的状态参量稳定不变，所以是平衡态。例1.(多选)下列系统处于平衡态的是(

)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.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,此时容器内的气体D.开空调2分钟内教室内的气体解析:系统处于平衡态时,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,是平衡态,故A、B对;一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动突然停止时,容器内气体的温度升高,故其不是平衡态,C错;开空调2分钟内教室内的气体的温度会变化,故其不是平衡态,D错。答案AB一、状态参量与平衡态例2.下列说法正确的是(

)A.状态参量是描述系统状态的物理量,系统处于非平衡状态时

各部分的状态参量不发生变化B.当系统不受外界影响且经过足够长的时间时,其内部各部分

状态参量将不变C.只有处于平衡状态的系统才有状态参量D.两物体发生热传递时,它们组成的系统处于平衡状态一、状态参量与平衡态B变式:如果一个系统达到了平衡态,那么这个系统各处的(

)A.温度、压强、体积都一定达到了稳定的状态不再变化B.温度一定达到了某一稳定值,但压强和体积仍是可以变化的C.温度一定达到了某一稳定值,并且分子不再运动,达到了“凝

固”状态D.温度、压强不再变化,但体积仍可变化解析：如果一个系统达到了平衡态,系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等都不再随时间发生变化。温度达到稳定值,分子仍然是运动的,不可能达到所谓的“凝固”状态。答案A一、状态参量与平衡态1.热平衡:两个相互接触的热力学系统的状态参量不再变化。二、热平衡与温度思考：“平衡态”和“热平衡”是一回事吗?

答：不是。“平衡态”指的是一个系统的状态,“热平衡”指的是两个系统之间的关系,两者不是一回事。(1)温度在宏观上,表示物体的冷热程度。(2)温度在微观上,反映分子热运动的剧烈程度。接触传热冷热热平衡热平衡过程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。

3.热平衡的性质:一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

4.温度:表征互为热平衡系统的共同热学性质的物理量。二、热平衡与温度思考与讨论水银温度不再升高，这个系统达到平衡态水的温度不再升高，这个系统达到平衡态它们的温度不在升高，这两个系统达到热平衡。如图，我们凭什么说温度计的温度就是热水的温度？①平衡态指的是一个系统的状态。②热平衡指的是两个系统之间的关系。③先达到平衡态，才有热平衡。即：在无外界影响下，一个系统内部的状态参量(P,V,T)都不再改变。例1.如果两个系统通过相互作用,实现了热平衡,那么这两个系统(

)A.一定具有相同的压强B.一定具有相同的温度C.一定具有相同的体积D.一定同时具有相同的温度、压强和体积二、热平衡与温度B例2.(多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体,将甲和乙接触很长一段时间后分开,再将乙和丙接触很长一段时间后分开(发生了热交换),假设只有在它们相互接触时有热传递,不接触时与外界没有热传递,则(

)A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态B.只有乙、丙达到了平衡态,甲没有达到平衡态C.乙、丙两物体都和甲达到了热平衡D.乙、丙两物体达到了热平衡二、热平衡与温度解析甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递,所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态,A正确,B错误;甲和乙接触一段时间后分开,甲和乙达到了热平衡,但乙和丙接触一段时间后,乙的温度又发生了变化,甲和乙的热平衡被破坏,乙和丙两物体达到了热平衡,C错误,D正确。答案AD变式.(多选)下列说法正确的是(

)A.放在腋下足够长时间的水银体温计中的水银与人体达到热平衡B.温度相同的棉花和石头相接触,需要经过一段时间才能达到热平衡C.若a与b、c都达到热平衡,则b、c之间也达到了热平衡D.两物体温度相同,可以说两物体达到了热平衡解析:两个物体紧密接触时,如果两者的温度有差异,它们之间就会发生热传递,高温物体将向低温物体传热,最终使二者的温度达到相等,即达到热平衡,故A、D正确;两个物体的温度相同时,不会发生热传递,已经达到热平衡,故B错误;若a与b、c都达到热平衡,三者温度一定相等,所以b、c之间也达到了热平衡,故C正确。答案ACD二、热平衡与温度海明威在短篇小说《一天的等待》中有这样一段对话:爸爸:“人发烧到一百零二度是不会死的,你真是在说傻话。”儿子:“我知道会的。在法国上学的时候,同学们告诉我,发烧到四十度就活不了了。我已经一百零二度了。”其中的102度是指的华氏温度,40度是指的摄氏温度,同学们可以查阅资料,进一步了解它们之间的关系,并把40℃换算成热力学温度。情境探究：要点提示：40℃换算成热力学温度为313.15K。三、温度与温标三、温度与温标1.温标:定量描述温度的方法。(1)摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,。用符号t表示，单位：

℃(2)热力学温标:现代科学中常用的表示温度的方法。

用符号T表示，单位：K(开尔文）(3)华氏温标

：英语国家常用的温标，

用符号T表示，单位：℉(华氏度）与摄氏度的关系：T=1.8t+32℉

规定标准大气压下冰的熔点为0℃,水的沸点为100℃;并据此把玻璃管上0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份,每份算作1℃。

与摄氏度的关系：T=t+273.15K

2.温度计

三、温度与温标水银温度计电阻温度计伽利略气体温度计气体压强随温度变化思考3：物体温度升高了1℃就是升高了273.15K吗?三、温度与温标

答：不是。温度升高了1

℃,也就是升高了1

K,即在表示温差时,ΔT=Δt。4.热力学温度与摄氏温度关系的理解(1)T=t+273.15K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础。(2)摄氏温度变化1℃与热力学温度变化1K是等效的,即ΔT=Δt,而不是

ΔT=Δt+273.15K。(3)绝对零度是低温的极限,只能接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄

氏温度可以出现负值。(4)热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一.例1：天气的最高气温是27℃，它是多少开尔文?进行低温物理的研究时热力学温度是2.5K，它是多少摄氏度?解：(1)已知t=27℃带入T=t+273.15KT=(27+273.15)K=300.15K(2)已知T=2.5K带入T=t+273.15Kt=(273.15-2.5)oCt=-270.65oC课堂练习三、温度与温标例2：关于热力学温度，下列说法中正确的是()

A.

-33℃=240.15K

B.

温度变化了1℃，也就是温度变化1K

C.

摄氏温度与热力学温度都可以取负值

D.

温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273K+t

AB三、温度与温标例3：图甲表示某金属丝的电阻

R

随摄氏温度t

变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做温度探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的电阻温度计。请判断：如果电池的电动势和内电阻都是不变的，电流表上代表t1、t2的两点，哪个应该标在电流比较大的刻度上？

根据焦耳定律和闭合电路欧姆定律.可知：电流通过导体电阻发热，电阻温度升高，电阻阻值增大，电流变小，故t1

应标在电流较大的刻度上。课堂练习三、温度与温标例4.下列关于温度的各种说法正确的是(

)A.某物体温度升高了200K,也就是升高了200℃B.某物体温度升高了200℃,也就是升高了473KC.-200℃比-250℃温度低D.200℃和200K的温度相同三、温度与温标A例5.一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体,该装置为一个简易的气体温度计。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下移动。当有色水柱下端与D或A对齐时，温度分别为20℃和80℃。A、D间刻度均匀分布。由图可知，图中有色水柱下端所示温度为多少℃？三、温度与温标小结状态参量与平衡态平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态

热平衡与温度热平衡：状态参量不再变化，两个系统对于传热已经达到平衡热平衡定律：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温度：两个系统处于热平衡时，具有的共同的热学性质温标温度和温标摄氏温标(t)热力学温标(T)关系式：T＝t＋273.15K状态参量体积V压强P温度T标准大气压下100等份冰水混合物沸腾的水100℃0℃例1(多选)下列物体处于平衡态的是(

)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较长的时间

C.冬天刚打开空调的教室内的气体D.用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间一状态参量与平衡态四、知识应用与实践BD规律总结1.平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡,表现为宏观状态参量的不变化。2.系统要处于平衡态,必须要经过较长一段时间,直到系统内所有性质都不随时间变化为止。3.系统与外界没有能量的交换。练习1下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是(

)A.开空调2min内教室内的气体处于平衡态B.两个温度不同的物体相互接触,这两个物体组成的系统处于非平衡态C.两个物体发生热传递时,能量在它们组成的系统中传递,对整个系统而言处于平衡态D.压缩密闭容器中的空气,空气处于平衡态答案:B四、知识应用与实践例2关于平衡态和热平衡,下列说法正确的是(

)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,说明这两个系统原来的温度是相等的C.热平衡就是平衡态D.处于热平衡的几个系统的压强一定相等二热平衡与温度四、知识应用与实践B规律总结热平衡与温度理解的两个误区误区1:误认为只要温度不变,系统就处于平