2.1 温度和温标 课件-高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第1节

温度和温标第二章人教版（2019）选择性必修三CONTENTS目录状态参量与平衡态01热平衡与温度02温度计与温标03学以致用提高练习04思考与讨论：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。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?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。新课导入知识讲解课堂小结随堂练习布置作业一、状态参量与平衡态1.热力学系统是热学的研究对象；通常是大量分子组成的，可以是固体、液体、多数是气体。（1）热力学系统定义（系统定义）：（2）外界：系统之外与系统发生相互作用的其它物体统称为外界例如：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。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业（3）三种热力学系统①孤立系统：与外界不发生任何相互作用的系统称为孤立系统。此时系统和外界既无能量交换也无物质交换。（在该系统中，物质和能量既不能进也不能出）②封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统称为封闭系统。（在该系统中，物质不能进出，但可以与外界交换能量）③开放系统：与外界既有物质交换，也有能量交换的系统称为开放系统，简称开系。（在该系统中，与外界可以自由进行物质和能量交换）孤立系统：粒子数N不变、能量E不变。封闭系统：粒子数N不变、能量E可变。开放系统：粒子数N可变、能量E可变。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业2.状态参量（1）状态参量定义：为了确定系统的状态，需要用到一些物理量，表示系统某种性质的物理量称为状态参量。例如：力学：为确定物体（质点）机械运动的状态，引入物理量坐标，速度等。几何：为确定物体的空间范围状态，引入物理量大小、形状、体积等。(2)热力学系统常用状态参量：①为确定系统的空间范围，几何参量：体积V②为确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用，力学参量：压强P③为确定系统的冷热程度，热学参量：温度T例如：某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20℃时的气压为5atm。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.平衡态在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统各部分的状态参量（宏观性质）能够达到稳定状态（不随时间变化），这种状态叫做平衡态。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。0℃2atm60℃5atm如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。平衡态非平衡态平衡态新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业对平衡态的理解：①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。②类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。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。③在外界影响下，系统可以处于一种宏观性质不随时间变化的状态，但这不是平衡态，只是一种稳定状态。100̊C的沸水0̊C的冰水一根长铁丝经过足够长时间，温度随铁丝有一定分布，且不随时间变化，但这不是平衡态，只是一种稳定状态。因为撤去外界影响，系统各部分的状态参量就会变化。例如：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业二、热平衡与温度1.热平衡：如果两个系统相互接触并发生热传递，最后它们各自的状态参量不再变化，达到相对稳定状态，也就说明他们已经具有了某种共同的性质，这时候我们就说它们达到了热平衡状态。理解两个系统达到热平衡的实质：接触时两系统不再进行热传递相互接触而传热乙系统热冷甲系统温甲系统乙系统新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业思考与讨论1：平衡态和热平衡有什么区别？平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的。(一个系统内的温度，压强和体积都不再变化，才是处于平衡态；若两个系统的温度相等，则这两个系统已达到热平衡。)热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统，只要两个系统在接触时不传热，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。思考与讨论2：怎样判断"两个系统原来是处于热平衡的"？2.热平衡定律（热力学第零定律）：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。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业AB热平衡AC热平衡BC热平衡热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。3.温度：两个达到热平衡的系统所具有的共同的热学性质。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。水的温度和水银温度都不再升高，这个系统达到平衡态新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业热平衡和温度视频演示：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业日常生活中我们如何测量温度？联系生活实际思考：新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业

我们在初中已经学过了测量温度时常用的一种单位——“摄氏度”，它是以标准大气压下，冰水混合物的温度为0度，沸水的温度为100度，在这两温度之间等分100个等份，每一等份为1个温度单位。这种以冰水混合物的温度为0度的测温方法叫摄氏温标，以摄氏温标表示的温度叫摄氏温度。

今天我们将进一步学习有关温度和温标的知识。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业三、温度计与温标1.温度计：用来测量物体（系统）温度的仪器。常用的是液体温度计。常见温度计的测量原理:水银温度计——水银的热膨胀电阻温度计——金属电阻随温度变化气体温度计——气体压强随温度变化电偶温度计——电势差随温度变化细管玻璃泡液体玻管新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业2.温标（1）温标：定量描述温度的方法叫做温标。（2）温标建立的三要素：①温度计中用于测量温度的物质。（水银/铂/气体/热电偶……）②了解测温物质随温度变化的函数关系。为了测温读数准确一般要保证测温物质的测温属性随温度变化的函数关系为线性关系③确定温度零点和分度方法。（3）常见温标：摄氏温标、热力学温标新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业选定温度零点和分度方法把标准大气压下，冰水混合物的温度规定为0℃；水的沸腾温度（沸点）规定为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，每份算做1℃。冰水混合物0℃100℃沸腾的水例如：人的正常体温（口腔温）是“37℃”，读作“37摄氏度”；北京一月份的平均气温是“-4.7℃”，读作“零下4.7摄氏度”或“负4.7摄氏度”。摄氏温标规定：摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度（t）。单位：摄氏度，“℃”新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业选定温度零点和分度方法热力学温标（绝对温标）规定：

①定义：1848年，开尔文建立了热力学温标(热力学温标它不依赖于测温物质的具体性质)，规定摄氏温度的-273.15oC为零值，它的一度也等于摄氏温度的一度。这种表示温度的方法就是开尔文温标，也叫热力学温标，表示的温度叫热力学温度（T）。③单位：开尔文，简称开。符号为K．②热力学零度(绝对零度):-273.15oC④摄氏温度t与热力学温度T的关系：T＝t+273.15K

1960年，国际计量大会确定了摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由热力学温标导出。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业①热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一.说明：③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。④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。∆T=∆t②热力学温度的零度（0K）是低温的极限，永远达不到。故热力学温度不能出现负值。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业两种温标的区别摄氏温标热力学温标提出者摄氏萨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)T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K(2)每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小相等新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业3.各类温度计各种温度计中，起测温作用的器件种类是不同的，即随温度变化的物理量不同。水银温度计水银热胀冷缩气体压强随温度变化不同导体因温差产生的电动势大小金属电阻随温度变化水银温度计气体温度计热电偶温度计电阻温度计固体温度升高时会膨胀，把线膨胀程度不同的两种金属片压合在一起，温度变化时，双金属片的弯曲程度会发生变化，带动指针偏转，指示温度。新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业视频演示：各类温度计及工作原理新课导入知识讲解随堂练习课堂小结布置作业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度计与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℃温度计及种类原理布置作业课堂小结新课导入知识讲解随堂练习四、学以致用提高练习1．关于热力学温度，下列说法中正确的是（）A．-330C与240.15K表示不同的温度B．摄氏温度与热力学温度都可能取负值C．温度变化10C，也就是温度变化1KD．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15K+t【答案】C【解析】A．由T=273.15K+t可知-330C与240.15K表示相同的温度，A错误；B．因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，B错误；C．由T=273.15K+t可知∆T=∆t即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化10C，也就是温度变化1K，C正确；D．初始热力学温度为273.15K+t，末态为273.15K+2t，温度变化了t，D错误；故选C。随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业2.(多选)下列说法正确的是（）A.只有处于平衡态的系统才有状态参量B.状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统状态变化时，其各个状态参量都会改变C.两物体发生热传递时，两系统处于非平衡态D.0℃的冰水混合物放入0℃的环境中，冰水混合物处于平衡态【答案】CD【解析】状态参量是描述系统状态的物理量，与系统是否处于平衡态无关，且系统状态变化时，不一定各个状态参量都改变，A、B错误；处于热传递过程中的两系统处于非平衡态，C正确；0℃的冰水混合物放入0℃的环境中，其温度、压强、体积都不再变化，冰水混合物处于平衡态，D正确.随堂练习新课导入知识讲解课堂小结布置作业3.(多选)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温度一定相等【答案】BD【解析】描述系统的状态参量不止一个，仅仅根据温度不变且处处相等，不能得出系统一定处于平衡态的结论，A错误；根据热平衡的定义可知，B、D正确；平衡态是针对某一系