高中物理 第七章 分子动理论 课时4 温度和温标课件 新人教版选修33.ppt

第七章 分子动理论 目标定位 1 知道平衡态及系统的状态参量 2 明确温度的概念 知道热平衡定律及其与温度的关系 3 了解温度计的原理 知道热力学温度与摄氏温度的换算关系 学案4温度和温标 知识探究 自我检测 一 状态参量与平衡态 在力学中 为了确定物体机械运动的状态 我们使用了位移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 答案体积 压强和温度 问题设计 知识探究 1 热力学系统 由大量分子组成的一个研究对象 2 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 2 压强p 系统的力学参量 它可以描述系统的性质 3 温度t 系统的热学参量 它可以确定系统的程度 空间范围 力学 要点提炼 冷热 3 对平衡态的理解 1 在没有外界影响的情况下 系统内的各部分的状态参量达到 即达到平衡态 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 稳定 延伸思考 处于平衡态的系统 其内部分子是否停止了运动 答案不是 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 二 热平衡与温度 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 c左右时 为什么不再上升 当把它立即放入40 c的水中时 你又看到什么现象 答案体温计与人体温度相同时 不再上升 又会上升 问题设计 1 热平衡 两个系统相互接触而传热 它们的状态参量将改变 但是经过一段时间以后 状态参量就 这说明两个系统对于传热来说已经达到了平衡 这种平衡叫做热平衡 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 这个结论称为热平衡定律 不再变化了 要点提炼 热平衡 3 理解热平衡的两个层面 1 原来两个系统不是热平衡 接触后最终达到热平衡 2 原来两个系统处于热平衡 再接触 两个系统它们的状态 不发生变化 4 热平衡与温度 1 一切达到热平衡的物体都具有相同的 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b的温度 这就是温度计用来测量温度的基本原理 温度 等于 三 温度计与温标 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 问题设计 图1 答案由热胀冷缩可知 当外界温度越高时 气体膨胀越厉害 则细管内的水柱越低 1 几种温度计的测量原理 1 水银温度计是根据水银的性质来测量温度的 2 金属电阻温度计是根据金属的电阻随的变化来测量温度的 3 气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的 4 热电偶温度计是根据不同导体因温差产生的来测量温度的 热胀冷缩 要点提炼 温度 电动势的大小 2 温标要素第一 选择某种具有测温属性的 第二 了解测温物质随变化的函数关系 第三 确定温度零点和分度的方法 3 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 水的沸点为 在0 和100 之间均匀分成等份 每份算做1 测温物质 温度 0 100 100 2 热力学温标 现代科学中常用的表示温度的方法 热力学温标也叫 热力学温标表示的温度叫 用符号表示 单位是 符号为 3 摄氏温度与热力学温度的关系为t 4 注意 摄氏温标的1 的分格与热力学温标1k的分格是等价的 故用热力学温标表示的温度和摄氏温标表示的温度 虽然起点不同 但表示温度的温度差是相同的 即 t t 绝对温标 t 273 15k 热力学温度 t 开尔文 k 1k 1 对吗 答案在表示温度差时 1k 1 是正确的 即 t t 但在表示温度高低时却不正确 延伸思考 典例精析 一 状态参量与平衡态 例1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 系统处于非平衡状态时各部分的参量不发生变化b 当系统不受外界影响 且经过足够长的时间 其内部各部分状态参量将会相同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 解析处于非平衡状态的系统也有状态参量 而且参量会发生变化 经过足够长的时间 系统若不受外界影响就会达到平衡状态 各部分状态参量将会相同 故b项正确 a c项错误 处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态 故d项错误 答案b 二 热平衡与温度 例2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状态b 标准状况下 冰水混合物与0 c的水未达到热平衡c 量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度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 解析两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同 或者说它们的冷热程度相同 所以a c d对 b错 答案acd 三 温度计与温标 例3关于温度与温标 下列说法正确的是 a 温度与温标是一回事 所以热力学温标也称为热力学温度b 摄氏温度与热力学温度都可以取负值c 摄氏温度升高3 c 在热力学温标中温度升高276 15kd 热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等 解析温标是温度数值的表示方法 所以温度与温标是不同的概念 用热力学温标表示的温度称为热力学温度 选项a错 摄氏温度可以取负值 但是热力学温度不能取负值 因为热力学温度的零点是低温的极限 故选项b错 摄氏温度的每一度与热力学温度的每一度的大小相等 选项d正确 摄氏温度升高3 c 也就是热力学温度升高了3k 故选项c错 答案d 针对训练 1 水的沸点是 k 2 绝对零度是 k 3 某人体温是36 5 也可以说体温为k 此人体温升高1 5 也可以说体温升高k 100 373 273 15 0 309 5 1 5 自我检测 1 状态参量与平衡态 下列状态中处于平衡态的是 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 c环境中c 突然被压缩的气体d 开空调2分钟内教室中的气体 1 2 3 4 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 c环境中 其温度 压强 体积都不再变化 是平衡态 故a b对 突然被压缩的气体温度升高 压强变大 故其不是平衡态 c错 开空调2分钟内教室中的气体温度 体积均要变化 故其不是平衡态 d错 答案ab 1 2 3 4 2 热平衡与温度 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 1 2 3 4 解析处于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 由热平衡定律可知 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两项也正确 故正确答案为b c d 答案bcd 1 2 3 4 3 温度计与温标 严冬 湖面上结了厚厚的冰 但冰下鱼儿仍在游动 为了测出冰下水的温度 徐强同学在冰上打了一个洞 拿来一支实验室温度计 用下列四种方法测水温 正确的做法是 a 用线将温度计拴牢从洞中放入水里 待较长时间后从水中提出 读出示数 1 2 3 4 b 取一空的塑料饮水瓶 将温度计悬吊在瓶中 再将瓶拴住从洞中放入水里 水灌满瓶后待较长时间 然后将瓶提出 立即读出温度计的示数c 若温度计显示的示数为摄氏温度4 即热力学温度4kd 若温度计显示的示数为摄氏温度4 即热力学温度277 15k 1 2 3 4 解析要测量冰下水的温度 必须使温度计与冰下的水达到热平衡时 再读出温度计的示数 可隔着冰又没法直接读数 把温度计取出来 显示的又不是原热平衡状态下的温度 所以选项a错误 b正确 t t 273 15k 277 15k 选项c错误 d正确 答案bd 1 2 3 4 1 2 3 4 4 温度计与温标 下列有关温度的说法正确的是 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 用两种温标表示同一温度的变化时 两者的数值相等c