人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案：1 温度和温标

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE11温度和温标〖学习目标〗1.知道系统的状态参量及平衡态.2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系.3.了解温度计的的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系．一、状态参量与平衡态1．热力学系统和外界(1)热力学系统：由大量分子组成的研究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外界．2．状态参量：用来描述系统状态的物理量．常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等．3．平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态．二、热平衡与温度1．热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡．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：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量．4．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度．三、温度计与温标1．确定一个温标的方法(1)选择一种测温物质．(2)了解测温物质用以测温的某种性质．(3)确定温度的零点和分度的方法．2．热力学温度T与摄氏温度t(1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法．规定标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，在0℃和100℃之间均匀分成100等份，每份算作1℃.(2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法．热力学温标表示的温度叫热力学温度．用符号T表示，单位是开尔文，符号为K.(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15K.1．判断下列说法的正误．(1)表示系统的状态参量常用的有体积、压强和温度等．(√)(2)两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量．(×)(3)温度计测温原理是热平衡定律．(√)(4)0℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K．(√)2．(1)两个系统具有相同的时，即达到了热平衡．(2)北京时间2016年8月6日是第31届里约奥运会开幕的日子，中央电视台播报天气预报，里约的最高气温是38℃，它是K．我国在研究超导问题方面走在世界前列，我国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，它是℃.〖答案〗(1)温度(2)311.15－183.15一、状态参量与平衡态导学探究(1)在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的坐标和速度这两个物理量．在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？(2)如果系统与外界没有能量交换，该系统就达到平衡态了吗？〖答案〗(1)体积、压强和温度(2)不是知识深化1．热力学系统的状态参量(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．2．平衡态的理解(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，表现为系统不受外界的影响，状态参量(压强、体积和温度)不随时间变化．(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．下列说法中正确的是()A．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定C．只有处于平衡态的系统才有状态参量D．处于平衡态的热力学系统，分子的热运动停止〖答案〗B〖解析〗由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个量变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量都发生变化，选项A错误；系统处于平衡态或非平衡态，只是状态参量有无变化，选项C错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，选项B正确；处于平衡态的热力学系统，分子仍在不停地做无规则热运动，选项D错误．二、热平衡与温度导学探究(1)用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升．当上升到36℃左右时，为什么不再上升？(2)当把它立即放入40℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？〖答案〗(1)因为体温计与人体温度相同，即达到了热平衡．(2)体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡．知识深化1．平衡态与热平衡的区别和联系平衡态热平衡区别研究对象一个系统两个接触的系统判断依据系统不受外界影响，状态参量不变两个系统的温度相同联系处于热平衡的两个系统都处于平衡态2.热平衡定律的意义决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低．3．热平衡与温度(1)对温度的理解①宏观上，表示物体的冷热程度．②微观上，反映分子热运动的剧烈程度．③一切达到热平衡的物体都具有相同的温度．(2)温度计的测温原理若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理．(多选)关于热平衡，下列说法正确的是()A．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B．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡C．量体温时体温计需要和身体接触十分钟左右是为了让体温计跟身体达到热平衡D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态〖答案〗ACD〖解析〗两个系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，A、C、D正确，B错误．(多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时间后分开，再将乙和丙接触一段时间后分开(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〖答案〗AD〖解析〗乙和丙分开后，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．三、温度计与温标导学探究(1)如图1所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？图1(2)如果气体的温度是1℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1℃，也可以说气体的温度升高了多少K?〖答案〗(1)不是．由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低．(2)274.15K1K知识深化1．“温度”含义的两种说法(1)宏观角度：表示物体的冷热程度．(2)热平衡角度：两个处于热平衡的系统存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度．2．常见温度计及其原理名称原理水银温度计根据水银热胀冷缩的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属的电阻随温度的变化来测量温度气体温度计根据气体压强随温度的变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度3.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，其温度与待测物体相同．(2020·湖北省高二期中)下列说法中正确的有()A．物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关B．温度升高了1℃就是升高了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〖答案〗B〖解析〗如热力学温度和摄氏温度，同一温度，在不同的温标下，数值不同，故A错误；根据热力学温度T与摄氏温度t的关系式T＝273.15K＋t，可知：摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1K，当t＝－33℃时，T＝240.15K，故B正确，D错误；热力学温度不可以取负值，故C错误.1．(平衡态)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、体积都必须达到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、压强稳定，但体积仍可变化〖答案〗A〖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．2．(热平衡与温度)(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分别达到热平衡，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〖答案〗ACD〖解析〗当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，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分别达到热平衡，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．3．(温度和温标)(多选)下列关于摄氏温标和热力学温标的说法正确的是()A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B．用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等C．1K就是1℃D．当温度变化1℃时，也可说成温度变化274.15K〖答案〗AB〖解析〗中学常用的两种表示温度的方法就是摄氏温标和热力学温标，A正确；两者的关系为T＝t＋273.15K，所以用两者表示温度的变化时，两者的数值相等，B正确；当温度变化1℃时，也可说成温度变化1K，不能说1K就是1℃，只能是1开尔文的温差等于1摄氏度的温差，C、D错误．4．(温度计)(多选)伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，如图2所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中