2024-2025学年高中物理第七章分子动理论4温度和温标学案新人教版选修3-31

PAGE8-第四节温度和温标【素养目标定位】※明确热平衡与温度的概念※理解热力学温度与摄氏温度的关系※了解温度计的原理【素养思维脉络】课前预习反馈学问点1状态参量与平衡态1．热力学系统和外界(1)热力学系统：在热学中，把某个范围内__大量分子__组成的探讨对象叫作热力学系统，简称系统。(2)外界：系统之外与系统发生__相互作用__的其他物体统称为外界。2．状态参量描述系统__热学性质__的物理量，常用物理量有几何参量__体积V__、力学参量__压强p__、热学参量__温度T__。3．平衡态没有外界影响的状况下系统全部性质都不随时间__而变更的稳定__的状态。学问点2热平衡与温度1．热平衡两个相互接触的热力学系统的状态参量__不再变更__。2．热平衡定律假如两个系统与第三个系统达到__热平衡__，那么这两个系统彼此之间也必定处于__热平衡__。3．温度表征热平衡系统的“__共同性质__”的物理量。4．热平衡的性质一切达到热平衡的系统都具有相同的__温度__。学问点3温度计与温标1．温度计名称原理水银温度计依据水银的__热膨胀__的性质来测量温度金属电阻温度计依据金属的__电阻__随温度的变更来测量温度气体温度计依据气体__压强__随温度的变更来测量温度热电偶温度计依据不同导体因__温差__产生电动势的大小来测量温度2.温标温度的数值表示法叫作温标。(1)摄氏温标：规定标准大气压下__冰水混合物__的温度为0℃，__沸水__的温度为100℃，在0和100之间分成100等份，每一等份就是1℃，这种表示温度的方法即为摄氏温标，表示的温度叫作__摄氏温度__。(2)热力学温标：规定摄氏温标的__－273.15__℃为零值，这种表示温度的方法即为热力学温标。表示的温度叫作热力学温度(T)，单位为开尔文(K)。(3)摄氏温度与热力学温度①摄氏温度摄氏温标表示的温度，用符号__t__表示，单位是__摄氏度__，符号为℃②热力学温度热力学温标表示的温度，用符号__T__表示，单位是__开尔文__，符号为K③换算关系T＝__t＋273.15_K__辨析思索『判一判』(1)温度可以从高温物体传递到低温物体。(×)(2)处于热平衡的几个系统的温度肯定相等。(√)(3)0℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273K。(√)(4)温度上升了10℃也就是上升了10K。(√)(5)在肯定零度旁边分子已停止热运动。(×)(6)物体的温度由本身确定，数值与所选温标无关。(×)『选一选』(多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是(ABC)A．热力学温度的零度是－273.15℃，叫肯定零度B．热力学温度的每一开的大小和摄氏温度的每一度的大小是相同的C．肯定零度是低温的极限，恒久达不到D．1℃就是1K解析：热力学温度的零度也叫肯定零度，是－273.15℃，肯定零度只能无限接近，不能达到；热力学温度的每一开的大小和摄氏温度每一度的大小是相等的，但不能说1℃就是1K，它们的物理意义是不同的，故选ABC。『想一想』体温计的测温原理是什么？量完体温后为什么必需甩一下？答案：体温计利用了热平衡原理；量完体温后，水银不能自动回到液泡，必需用力甩回去。课内互动探究探究平衡态与热平衡┃┃思索探讨1__■如图，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？提示：处于平衡态。┃┃归纳总结__■1．平衡态(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更，表现为系统的宏观性质不随时间变更，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)平衡态是一种志向状况，因为任何系统完全不受外界影响是不行能的。系统处于平衡态时，由外界影响，仍可能发生偏离平衡状态的微小变更。(3)平衡态的特点：系统温度、压强、体积不发生变更。由于系统处于平衡态时，全部的性质都不随时间变更，就能比较简单地描述这些性质，所以中学阶段只描述平衡态的问题。2．热平衡相互接触的两个系统，各自的状态参量将会相互影响而分别变更，最终，两个系统的状态参量将不再变更，我们就说两个系统达到了热平衡，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度，所以两个系统达到热平衡的标准是系统具有相同的温度。3．平衡态与热平衡概念的区分(1)平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的。(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变更，直到温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。4．热平衡定律假如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。5．热平衡的意义热平衡定律为温度的测量供应了理论依据。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，不须要将各个物体干脆接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的凹凸。特殊提示(1)热平衡的特征方面：温度是确定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量。(2)热平衡的条件方面：达到热平衡的两个系统肯定具有相同的温度。┃┃典例剖析__■典例1(多选)下列说法正确的是(BCD)A．两个系统处于热平衡时，它们肯定具有相同的热量B．假如两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡C．温度是确定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理解题指导：处理热平衡问题时，应把握以下两点：(1)发生热交换时，高温物体放出的热量等于低温物体汲取的热量；(2)达到热平衡时，系统肯定具有相同的温度，其他参量未必相同。解析：热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，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，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确。┃┃对点训练__■1．(多选)下列状态处于热平衡态的是(AB)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，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、体积都不再变更，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，容器内气体的温度上升，压强变大，故其不是平衡态，C错；开空调2分钟内教室内的气体，温度、体积均要变更，故其不是平衡态，D错。探究温度与温标┃┃思索探讨2__■四季变换，阴晴冷暖，我们每天都会关注天气预报，适当增减衣物。某市某天的天气预报如下：今日天气多云，温度29℃～19℃。天气预报中所说的温度用热力学温度表示是多少呢？提示：302K～292K┃┃归纳总结__■1．“温度”含义的两种说法宏观角度温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不精确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性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；其次，了解测温物质随温度变更的函数关系；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特殊提示(1)温度计的热容量必需很小，与待测物体接触时，几乎不变更待测物体状态。(2)热力学温度单位(开尔文)是国际单位制中七个基本单位之一。┃┃典例剖析__■典例2(多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是(AB)A．－136℃比136K温度高B．0℃等于273.15KC．1℃就是1KD．上升1℃就是上升273.15K解题指导：娴熟应用T＝t＋273.15K是解决有关热力学温度与摄氏温度换算的基础；就分度而言，1℃和1K相当，即ΔT＝Δt。解析：热力学温度和摄氏温度是表示温度的不同方法，它们最大的区分就是规定的零点不同，但每一度的大小是一样的。依据T＝t＋273.15K可知－136℃＝137.15K，0℃等于273.15K，A、B正确；由ΔT＝Δt推断C、D错误。┃┃对点训练__■2．(2024·湖北省部分重点中学高二下学期期中)下列说法中正确的有(B)A．物体的温度由本身确定，数值与所选温标无关B．温度上升了1℃就是上升了1KC．摄氏温度与热力学温度都可以取负值D．－33℃与240.15K表示不同的温度解析：同一温度，在不同的温标下，数值不同，故A错误；热力学温度T与摄氏温度t的关系是T＝273.15＋t可知：摄氏温度变更1℃，热力学温度变更1K，故B正确；热力学温度只能在零度以上，故C错误；D．热力学温度T与摄氏温度t的关系是T＝273.15＋t当t＝－33℃时，T＝240.15K，故D错误。核心素养提升温度计的运用1．温度计测温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。2．几种常见温度计的测温原理(1)水银温度计是依据液体热胀冷缩的性质来测量温度的。(2)金属电阻温度计是利用金属的电阻与温度的关系来测量温度的。(3)气体温度计是依据气体压强与温度的关系来测量温度的。(4)电偶温度计是依据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度的。案例小丽测量烧杯中热水的温度时，将热水倒入另一烧杯中很少一部分，然后象图中那样去测量和读数，她这样做被小宁发觉了，小宁指出她的错误如下。你认为小宁找错的是(D)A．不应倒入另一个烧杯中，这会使温度降低B．水倒的太少，温度计玻璃泡不能完全浸没C．读数时，视线应当与刻度线相平，而不应斜视D．应当将温度计取出读数，而不应当放在水里读解析：题中将少量水倒入另一烧杯，测量有两处错误：其一，少量水不能完全浸没温度计玻璃泡，达热平衡时测量的不是水的温度；其二，少量水倒入另一烧杯，这少量水与另一烧杯又达到一个热平衡，温度已变更，再用温度计测量时，测出的是这个热平衡状态的温度，而不是待测水的温度了。所以小宁A、B找对了。题中C项读数小宁找得对，但小宁在D选项中要把温度计取出来读数就不对了，当把温度计取出时，在空气中它与空气间存在温度差，有热交换会失去原来的热平衡，示数变更。课堂巩固达标1．(2024·河北省张家口市一中高二上学期期中)关于热力学温标和摄氏温标(A)A．热力学温标中的每1K与摄氏温标中每1℃大小相等B．热力学温度上升1K大于摄氏温度上升1℃C．热力学温度上升1K小于摄氏温度上升1℃D．某物体摄氏温度10℃，即热力学温度10K解析：热力学温标和摄氏温标的起点是不同的，但是热力学温标中的每1K与摄氏温标中每1℃大小相等，故热力学温度上升1K等于摄氏温度上升1℃，故A正确，B、C错误；某物体摄氏温度10℃，即热力学温度(273＋10)K＝283K，故D错误。2．(多选)(2024·广东省梅县区校级月考)关于热平衡，下列说法不正确的是(AB)A．热平衡就是平衡态B．标准状态下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡C．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值D．量体温时温度计需和身体接触非常钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡解析：一般来说，平衡态是针对某一系统而言的，描述系统状态的参量不只温度一个，还与体积压强有关；而依据热平衡的定义：假如热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡，因此热平衡是两个系统相互影响的最终结果，故A错误；标准状况下，冰水混合物与0℃的水的温度相同，则已达到热平衡，故B错误；依据热平衡的定义：假如热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡，故系统甲与