高中物理 第七章 第四节 温度和温标学案 新人教版选修33.doc

物理选修33(人教版)第四节温度和温标1知道什么是状态参量，什么是平衡态2理解热平衡的概念及热平衡定律，体会生活中的热平衡现象了解热力学温度的应用3了解温度的意义4知道常见温度计的构造，会使用常用的温度计5掌握温度的定义，知道什么是温标、热力学温标，以及热力学温度的表示理解摄氏温度与热力学温度的转换关系1状态参量与平衡态(1)热力学系统：通常把由大量分子组成的研究对象称为热力学系统(2)状态参量：为了描述系统的状态，需要用到一些物理量，这些描述系统状态的物理量，叫作系统的状态参量常用物理量有几何参量体积、力学参量压强、热学参量温度(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变化的稳定的状态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化(2)热平衡定律：如果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“共同热学性质”的物理量也就是说，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3温标：温度的数值表示法(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)热力学温度(t)与摄氏温度(t)的关系为tt273.15_k1系统：系统是研究对象的整体2状态参量：描述系统状态的物理量注：物理学中描述物体状态的常用参量为压强、体积、温度，通常用体积描述它的几何性质，用压强描述其力学性质，用温度描述其热学性质3平衡态对于一个不受外界影响的系统，无论其初始状态如何，经过足够长的时间后，必将达到一个宏观性质不再随时间变化的稳定状态，这种状态叫平衡态尝试应用1下列说法中正确的是(b)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，而处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态，故d项错误1热平衡两个系统相互接触，它们间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，这两个系统的状态参量不再变化，此时的状态叫热平衡状态，我们说两系统达到了热平衡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温度达到了热平衡的系统具有“共同性质”，我们用温度来表征这个“共同性质”也可理解为物体的冷热程度注：(1)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度(2)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，这就是温度计用来测量温度的基本原理尝试应用2关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是(b)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，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压强一定相等解析：一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义要所有性质都不变化才行，可以确定a是错误的根据热平衡的定义可知b、d是正确平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，可见c是错误的 1温度计的测温原理(1)水银温度计是根据物体热胀冷缩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温度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)电偶温度计是根据不同导体因温差产生的电动势大小来测量温度的2温标(1)摄氏温标规定标准大气压下冰水混合物的温度为零度，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就是摄氏温标，表示的温度叫摄氏温度(t)，单位为.(2)热力学温标规定摄氏温度的273.15 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)，单位为开尔文，简称开(k)3两种温标的关系(1)热力学温度的分度，大小等于摄氏温度的1 ，在表示温差时，1 k1 ；在表示温度时却不相等(2)热力学温度与摄氏温度的关系tt273.15 k.(3)摄氏温度中零上表示比0 高，零下表示比0 低，通常用正负数表示(4)热力学温标的零值是低温的极限，永远达不到4易混淆的问题有些同学认为物体感觉冷就是温度低，其实这种说法是缺乏科学依据的，人体感受到物体的冷热程度，一方面取决于被感受的物体的温度，另一方面还与被感受物体单位时间内从人体吸收(或放出)的热量的多少有关冬天温度相同的铁块和木块，摸上去感觉铁块更冷一些，这是因为铁块单位时间内从手上吸收的热量多的原因尝试应用3关于温度与温标，下列说法正确的是(d)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温度升高3 ，在热力学温标中温度升高276.15 kd热力学温度每一开尔文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开尔文的大小相等，选项d正确温度升高3 也就是温度升高了3 k，故选项c错1三个系统a、b、c处于热平衡状态，则关于它们的温度的说法正确的是(c)a它们的温度可以有较大的差别b它们的温度可以有微小的差别c它们的温度一定相同d无法判断温度的关系解析：当三个系统处于热平衡状态时，它们有相同的状态参量，即具有相同的温度，故c项正确2(多选)下列有关温标的说法中正确的是(ad)a温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的b不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同c温标的规定都是人为的，没有什么理论依据d热力学温标是从理论上规定的解析：不同温标下，同一温度在数值上可能不同，a正确；相同的冷热程度，用不同的温标表示，数值可以是不同的，b错；热力学温标是从理论上做出的规定，c错、d正确3关于热力学温标与摄氏温标的下列说法不正确的是(d)a热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的b热力学温标的0度值对应于273.15 c热力学温标的0度是不可能达到的d气体温度趋近于绝对零度时，其体积趋近于零解析：由tt273 k，得知，tt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，故a正确；热力学温度与摄氏温度的关系是tt273 k可知，当t0时，则t273 ，故b正确；根据热力学第三定律可知，热力学温标的零k达不到故c正确；气体温度趋近于绝对零度时，可能是压强p趋近于零，故d错误4关于温度与温标，下列说法正确的是(d)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温度升高3 ，在热力学温标中温度升高276.15 kd热力学温度每一开尔文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开尔文的大小相等，选项d正确温度升高3 也就是温度升高了3 k，故选项c错5关于热力学温度，下列说法中正确的是(a)a33 240 kb温度变化1 ，也就是温度变化274 kc摄氏温度与热力学温度都可能取负值d温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273 kt解析：本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系t273 kt，由此可知：33 240 k，a正确；温度变化1 ，也就是温度变化1 k，故b项错误；对于摄氏温度可取负值的范围为273 0，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故c错；d中初态热力学温度为273 kt，末态为273 k2t，温度升高了t，故d错6当甲、乙两物体相互接触后，热量从甲物体流向乙物体，这样的情况表示甲物体具有何种特性(d)a较高的热量 b较大的比热容c较大的密度 d较高的温度解析：根据热量的传递特性：热量总是自发地从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，因此决定热能传递方向的决定因素是温度，a、b、c各选项所提到的条件均与此无关，故d正确7下列叙述正确的是(d)a若不断冷冻，物体的温度就不断地下降，没有止境b目前尚不知最低温是多少，最高温是多少c摄氏零下373度是低温的下限d任何物体，温度下降到某一点就不能再降解析：在目前的技术条件下最低温可使铜原子核降至106 k，但是极不稳定无法持久，故a、b错误摄氏零下273.15 是低温的极限，故c错运用热平衡原理可知d是正确的8下图是四种测液体温度的方法，其中正确的是(d)解析：用温度计测量液体温度时，温度计必须置于液体中，而且不能与器壁接触，只有d正确9目前世界上最大的强子对撞机在法国和瑞士的边境建成，并投入使用加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下271摄氏度，请将该温度用热力学温标来表示(a)a2 k b271 kc4 k d0.1 k解析：由热力学温标与摄氏温标的关系式tt273 k和t271 得t2 k故a项正确10严冬，湖面上结了厚厚的冰，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(c)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b取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度c取一塑料饮水瓶，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，立即从瓶外观察温度计的示数d手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数解析：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下的温度，所以a的做法不正确，c的做法正确，d的做法不正确，b的做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了11一般实验室里常用的一种摄氏温度计叫摄氏温标：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饱和空气的水相平衡时的熔点(冰点)摄氏温标(以前称为百分温标)是由瑞典物理学家摄尔修斯设计的如图所示，以冰点定为0 ，汽化点定为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