高中物理 第7章 第4节温度和温标课件 新人教版选修33.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 3 分子动理论 第七章 第四节温度和温标 第七章 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涉及什么物理知识呢 1 热力学系统通常把由大量分子组成的 称为热力学系统 2 状态参量描述系统 的物理量 常用物理量有几何参量 力学参量 热学参量 3 平衡态没有外界影响的情况下系统所有性质都不随时间 的状态 状态参量与平衡态 研究对象 热学性质 体积v 压强p 温度t 而变化的稳定 1 热平衡两个相互接触的热力学系统的状态参量 2 热平衡定律如果两个系统与第三个系统达到 那么这两个系统彼此之间也必定处于 3 温度表征热平衡系统的 的物理量 热平衡与温度 不再变化 热平衡 热平衡 共同性质 1 温度计温度计是 的工具 家庭和物理实验室常用温度计是利用水银 酒精 煤油等液体的 原理制成的 温度计与温标 测量温度 热膨胀 2 温标温度的数值表示法叫做温标 1 摄氏温标 规定标准大气压下 的温度为0 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 表示的温度叫做 2 热力学温标 规定摄氏温标的 为零值 这种表示温度的方法即为热力学温标 表示的温度叫做热力学温度 t 单位为开尔文 k 冰水混合物 沸水 摄氏温度 273 15 3 摄氏温度与热力学温度 t 摄氏度 t 开尔文 t 273 15k 一 平衡态与热平衡1 平衡态的理解 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化 表现为系统的宏观性质不随时间变化 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 平衡态是一种理想情况 因为任何系统完全不受外界影响是不可能的 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化 3 两个系统达到平衡后再把它们分开 如果分开后它们都不受外界影响 再把它们重新接触 它们的状态不会发生新的变化 因此 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 热平衡定律的意义热平衡定律又叫热力学第零定律 为温度的测量提供了理论依据 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 不需要将各个物体直接接触 只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触 即可比较温度的高低 特别提醒 1 两个温度不同的物体相互接触时 这两个物体组成的系统处于非平衡态 最终两个系统之间的关系是热平衡 2 两个温度不同的物体 各自可能处于平衡态 体温计的测温原理是什么 量完体温后为什么必须甩一下 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 必须用力甩回去 二 温度与温标1 温度 含义的两种说法 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 特别提醒 1 温度计的热容量必须很小 与待测物体接触时 几乎不改变待测物体状态 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 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 第二了解测温物质随温度变化的函数关系 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 在1954年以前 标准温度的间隔是用两个定点确定的 它们是水在标准大气压下的沸点 汽化点 和冰在标准大气压下与空气饱和的水相平衡时的熔点 冰点 摄氏温标 以前称为百分温标 是由瑞典天文学家摄尔修斯设计的 如图所示 以冰点定作0 汽化点定作100 因此在这两个固定点之间共为100 即一百等份 每等份代表1度 用1 表示 用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度 摄氏温标用度作单位 常用t表示 热力学温标由英国科学家威廉 汤姆逊 开尔文 创立 把 273 15 作为零度的温标 叫做热力学温标 或绝对温标 热力学温标用k表示单位 常用t表示 试回答 1 如果可以粗略地取 273 为绝对零度 在一标准大气压下 冰的熔点为 即为 k 水的沸点是 即 k 2 如果物体的温度升高1 那么 物体的温度将升高 k 答案 1 0 273 100 373 2 1 下列说法正确的是 a 两个系统处于热平衡时 它们一定具有相同的热量b 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡 那么这两个系统也必定处于热平衡c 温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的惟一物理量d 热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 对热平衡 热平衡定律的理解 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 答案 bcd点评 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吸收的热量 2 达到热平衡时 系统一定具有相同的温度 其他参量未必相同 下列状态处于热平衡态的是 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 容器内的气体d 开空调2分钟内教室内的气体答案 ab 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 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 体积均要变化 故其不是平衡态 d错 下列关于热力学温度的说法中 正确的是 a 热力学温度的零值等于 273 15 b 热力学温度的1k的大小和摄氏温度的1 的大小是相等的c 绝对零度是低温的极限 永远达不到d 1 就是1k 温度与温标 解析 由热力学温度 t 与摄氏温度 t 的关系t t 273 15k可知a b正确 另外 绝对零度是低温的极限 永远不可能达到 答案 abc点评 虽然热力学温度的1k的大小和摄氏温度的1 的大小是相等的 但不能说1 就是1k 2014年又是一个寒冷的冬天 人在室外拿铁棒和木头时 感觉到铁棒明显比木头凉 由于表示物体冷热程度的是温度 于是有人得出当时 铁棒比木头温度低 的结论 你认为他的结论对吗 答案 不对 由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡 故它们的温度是一样的 感觉到铁棒特别凉 是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多 所以他的结论不对 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 如图所示 已知甲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 开放 探究 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 由甲图可知 铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数d 由乙图可知 其双金属片的内层一定为铜 外层一定为铁 解析 铜的热膨胀系数比铁的热膨胀系数大 温度升高时 双金属片的弯曲程度在增大 指针按顺时针方向转动 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正确 如甲图所示 加热时 双金属片弯曲程度增大 即进一步向上弯曲 说明双金属片下层热膨胀系数较大 即铜的热膨胀系数较大 c正确 如乙图所示 温度计示数是顺时针方向增大 说明当温度升高时 温度计指针按顺时针方向转动 则其双金属片的弯曲程度在增大 故可以推知双金属片的内层一定是铁 外层一定是铜 d错误 答案 abc 细心观察可以发现 常见液体温度计的下部的玻璃泡较大 壁也比