4　温度和温标 (6).ppt

第七章分子动理论,第四节温度和温标,杯子中盛有正在熔化的0的冰水混合物，若将其移至0的房间，冰和水质量各怎样变化?说说其中的道理,思考：初中阶段学习的热传递方向是怎样的?若两个接触物体间没有发生热传递这两个物体一定具有怎样的共性?,第四节温度和温标,一、平衡态与状态参量,1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统,系统以外的周围物体称之为外界或环境，系统与外界之间往往存在相互的作用在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法,系统,外界（环境）,几何性质,力学性质,热学性质,电磁性质,体积,压强,温度,电场强度,状态参量,平衡态,否则为非平衡态,注意：热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动。,平衡态是一种理想情况。,（比如说扩散现象）,2、平衡态与状态参量,例1在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量()A每个气体分子的运动速率B压强C体积D温度,解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量显然B、C、D选项正确,BCD,例2、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冰水混合物在0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,AB,二、热平衡与温度,1、热平衡：两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触而传热，这两个系统的状态参量将改变但是经过一段时间以后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统对于传热来说已经达到了平衡，此时我们说两个系统达到了热平衡,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、热平衡定律和温度,系统A,系统B,平衡态,热平衡,系统C,热平衡,热平衡,热平衡定律(又叫热力学第零定律)：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，这个结论称为热平衡定律。,温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。,系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。,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，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度和比较温度高低的基本原理,若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与B的温度相等.,温度的理解,例3、一金属棒的一端与0冰接触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么?,解析：因金属棒一端与0冰接触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态,答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换,例4、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,ACD,比较平衡态与热平衡,1.平衡态：在不受外界影响的条件下，经过足够长时间后一个系统必将达到一个宏观上看来不随时间变化的状态，这种状态称为平衡态。平衡态的两个必要条件：不受外界影响；状态不随时间变化（两者缺一不可）2.热平衡：两个热力学系统发生热接触，在传热的条件下，达到共同的平衡态，叫热平衡。它们具有一个“共同性质”，即温度相同。,例5、关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是()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，说明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温度一定相等,BD,三、温度计与温标,1、温标：定量描述温度的方法叫做温标,温标的建立包含三个要素：选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质；对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定；确定固定点即温度的零点和分度方法,2、热力学温度,(1)定义：热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。,(2)符号:T，,(3)单位开尔文，简称开，符号为K,(4)摄氏温标t与热力学温标T的关系：Tt+273.15K,(5)说明,摄氏温标的单位“”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；,由Tt+273.15K可知，物体温度变化l与变化lK的变化量是等同的，但物体所处状态为l与lK是相隔甚远的；,一般情况下，Tt+273K,例6、关于热力学温标和摄氏温标，下列说法正确的是（）A.热力学温标中的每1K与摄氏温标中的每1大小相等B.热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1C.热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1D.某物体的摄氏温度为10，即热力学温度为10K,AC,形形色色的温度计（见P12）,1.伽利略温度计P11（气体温度计-热胀冷缩）2.水银温度计3.双金属温度计4.气体压强温度计5.金属铂电阻温度计6.热电偶温度计7.半导体热敏电阻温度计,例7.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741所示已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下