人教版选修33 温度和温标 第1课时 学案.doc

4.温度和温标1、 必背知识点要点一、温度、温标 1平衡态与状态参量 （1）系统（system）：系统是研究对象的整体 （2）状态参量（state parameter）描述系统状态的物理量，叫系统的状态参量。 注意：物理学中描述物体状态的常用参量为体积、压强、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（equilibrium state） 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 2热平衡与温度 （1）热平衡（thermal equilibrium） 两个系统相互接触，它们之间没有隔热材料，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（law of thermal equilibrium） 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热平衡定律又叫热力学第零定律 （3）温度（temperature） 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 温度是物体内所有铲子热运动的平均动能的标志 温度是物体内分子热运动平均动能的标志 （4）对温度的理解应注意 宏观上，表示物体的冷热程度 微观上，反映分子热运动的激烈程度，温度是分子平均动能大小的标志 平均动能大，在宏观上表现为物体的温度高物体温度的高低，是物体全部分子的平均动能大小的标志温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对于个别分子来说，温度是没有意义的 同一温度下，不同物质的分子平均动能都相同，但是由于不同物质分子的质量不尽相同，所以分子运动的平均速度大小不相同 一切达到热平衡的物体都具有相同的温度 若物体与处于热平衡，它同时也与达到热平衡，则的温度便等于的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理 3温度计与温标 （1）温度计的测温原理 水银温度计是根据水银的热胀冷缩的性质来测量温度的 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 气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的 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（thermometric scale） 摄氏温标 规定标准大气压下冰水混合物的温度为零度，沸水的温度为度，在和之间分成等份，每一等份就是，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（） 热力学温标（thermodynamic temperature） 规定摄氏温度的为零值，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（），单位为开尔文，简称开（）热力学温标的零度（）是低温的极限，永远达不到 （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提出的英国物理学家开尔文提出的零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度温度名称摄氏温度热力学温度温度符号单位名称摄氏度开尔文单位符号关系粗略表示： 4热力学温度与摄氏温度的关系 （1）公式：，一般地 （2）公式的意义 热力学温度与摄氏温度的大小间满足关系，此公式有以下几方面的意义 水的三相点为，而冰的熔点为，所以是在水的三相点之下或，即有关系式而不是 每一开尔文与每一摄氏度的大小相等设某物体的摄氏温度由变到，对应的热力学温度分别为则有 ， ，则 上式的物理意义在于：用摄氏度表示的温差等于用开尔文表示的温差，即每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小是相等的二、题型归纳 例1关于热力学温标的正确说法是（ ） a热力学温标是一种更为科学的温标 b热力学温标的零度为，叫绝对零度 c气体温度趋近于绝对零度时其体积为零 d在绝对零度附近气体已液化，所以它的压强不会为零 【思路点拨】结合实际深刻理解热力学温标的物理意义。【答案】a、b、d【解析】本题考查热力学温标的性质 热力学温标在科学计算中特别体现在热力学方程中，使方程更简单，更科学，故a对；b是热力学温标的常识，正确；气体趋近于绝对零度时，已液化，但有体积，故其压强不为零，c错，d对【总结升华】 热力学温标中的绝对零度是低温极限，在接近时所有物体都被液化或凝固举一反三:【变式】下列关于热力学温度的说法中正确的是（ ） a b温度变化，也就是温度变化 c摄氏温度与热力学温度都可能取负值 d温度由升至，对应的热力学温度升高了 【答案】a、b【解析】本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系：由此可知：，a正确，同时b正确；d中初态热力学温度为，末态为，温度变化，故d错；对于摄氏温度可取负值的范围为，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故c错 例2已知某物理量与热力学温度成正比，请把这个关系式用等式写出来，用摄氏温度表示这个温度，这个关系式该怎样写？ 【答案】见解析【解析】由题意可知：，设其比例系数为，则与关系式可写作；由可知，如用摄氏温度表示，则。其中为比例系数 【总结升华】由比值式变成等式在前面的公式推导中如牛顿第二定律公式、万有引力公式、自感电动势公式得到了广泛应用，自己可收集这方面的材料 举一反三:【变式】列说法中正确的是（ ）a 33.15c=240k b温度变化，也就是温度变化 c摄氏温度与热力学温度的零度是相同的 d温度由tc升到2tc时，对应的热力学温度由tk升至2tk【答案】a、b【解析】热力学温度与摄氏温度的关系是，所以 33.15c=240k，a正确；摄氏温度与热力学温度的差别为所选的零值的起点不同，单位不同，但每一度表示的冷热差别是相同的，摄氏温度的每和热力学是温度的每1k的大小相同，故b正确；热力学温度的零度是273.15c，叫做绝对零度，故c错误；温度由tc升到2tc时，对应的热力学温度由tk升至(t+)tk，d错误故选ab 例3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，然后如图中那样去测量和读数，她这样做被小宁发现了，小宁指出她的错误如下，你认为小宁找得对吗？ a不应倒入另一烧杯中，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，视线应该与刻度线相平，而不应斜视 d应该将温度计取出读数，而不应该放在水里读 【思路点拨】严格把握正确使用温度计的方法。【答案】a、b、c对。d错【解析】题中将少量水倒入另一烧杯，此过程有两处错误：其一，少量水不能使温度计玻璃泡完全浸没，达到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，温度已改变，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题中c选项读数小宁找得对，但是小宁在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，示数变化 故小宁找的a、b、c对。d错 【总结升华】要测量烧杯中水的温度，据热平衡知，必须把温度计放入待测水中达到热平衡后读出温度计的示数，即为热水的温度 例4摄氏温标：在年以前，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，把冰点定作，汽化点定作，因此在这两个固定点之间共为，即一百等份，每等份代表摄氏度，用表示，常用表示，用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度摄氏温标用摄氏度作单位热力学温标由英国科学家威廉汤姆逊（开尔文）创立，把作为零度的温标，叫做热力学温标（或绝对温标）热力学温标，常用表示，用表示单位试回答： （1）热力学温标与摄氏温标之间的关系为_。 （2）如果可以粗略地取为绝对零度在一标准大气压下，冰的熔点为_，即为_，水的沸点是_，即_ （3）