选修3-374温度和温标

1、7.4温度与温标研究物理问题研究物理问题研究对象研究对象一个物体一个物体多个物体多个物体系统系统研究的问题不同研究的问题不同选取的选取的系统系统常不同常不同例如：例如：热学研热学研究对象究对象系统以外的物质统称为系统以外的物质统称为外界外界或或环境环境热力学热力学系系 统统如如气体气体、液液 体体、固体固体等等大量分子组大量分子组成的物体或成的物体或物体系统物体系统一般说来热力学系统，要研究以下几个的性质：一般说来热力学系统，要研究以下几个的性质：状态参量状态参量 某氧气瓶容积为某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为，其内氧气在温度为20oC时的气压为时的气压为5atm.描写系统状态的物理量

2、描写系统状态的物理量 如：一辆汽车经过二中门口时的速度为如：一辆汽车经过二中门口时的速度为10m/s，加速度为，加速度为1m/s2,一、状态参量和平衡态一、状态参量和平衡态物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等为了描述系统的状态。需要用质、热学性质、电磁性质等等为了描述系统的状态。需要用到一些物理量，例如：用到一些物理量，例如：用体积体积描述它的描述它的几何几何性质，用性质，用压强压强描述描述力学性质用力学性质用温度温度描述热学性质等等描述热学性质等等 对于一个封闭系统，在经过相当长的时间后，系统整

3、体的宏对于一个封闭系统，在经过相当长的时间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变化、且具有确定的状态观性质将不随时间而变化、且具有确定的状态平衡状态平衡状态，简称简称平衡态平衡态特点：特点：系统的系统的所有性质所有性质都都不不随时间随时间变化变化一、状态参量和平衡态一、状态参量和平衡态 一个物理学系统，在没有外界影响的情况下，只要经一个物理学系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，这种动态热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物

4、质运动的一种特殊形式。平衡性质充分说明热运动是物质运动的一种特殊形式。0oC2atm5atm60oC绝热绝热一根长铁丝，一端插入一根长铁丝，一端插入100 的沸水中的沸水中,另一端放入另一端放入0 的恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不随时间变化的分布，而且不随时间变化,这种状态是否为平衡态？这种状态是否为平衡态？这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响在外在因素的影响.思考与讨论一思考与讨论一二、热平衡与温度二、热平衡与温度 1、热平衡：、热平衡：两个系统之间相

5、互接触，或者通过导热性能很好两个系统之间相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统之间将会发生热交换，二者的状态的材料接触，这两个系统之间将会发生热交换，二者的状态参量将会互相影响而分别改变最后，两个系统的状态参量参量将会互相影响而分别改变最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质共同性质”，此，此时我们说两个系统达到了热平衡时我们说两个系统达到了热平衡热平衡概念也适用于热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用两个原来没有发生过作用的系统因此的系统因此可以说，只要两个系统在接触时可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发

6、生变化它们的状态不发生变化，我，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的们就说这两个系统原来是处于热平衡的 2、热平衡定律、热平衡定律(又叫热力学第零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。热平衡定律。3、温度温度两个系统处于热平衡时，它们具有一个两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性共同性质质”。我们就把表征这一我们就把表征这一“共同性质共同性质”的物理量的物理量定义为温度。定义为温度。 系统达到热平衡的宏观标志

7、就是温度相同，若温度不同即系统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。处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。 温度是温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理的物理量，它的特征就是量，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的基本原理这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理 若温度计跟物体若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，处于热平衡，根据热平衡定律，根据热平衡定

8、律，A的温度便与的温度便与B的温度相等的温度相等.问题问题: : 为了判断两个物体的温度是否相同为了判断两个物体的温度是否相同, ,可使用温度计可使用温度计. .试根据试根据热平衡定律说明其中的原理热平衡定律说明其中的原理. .三、温度计与温标三、温度计与温标温标温标 定量描述温度的方法定量描述温度的方法建立一种温标的建立一种温标的三要素三要素： 选择选择温度计中用于测量温度的物质温度计中用于测量温度的物质，即测温物质；，即测温物质； 对对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量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；关系作出某种规定； 确定确定固定点即温度的零点和分度方法固定点

9、即温度的零点和分度方法水银温度计水银温度计 水银的热膨胀水银的热膨胀电阻温度计电阻温度计 金属电阻随温度变化金属电阻随温度变化气体温度计气体温度计气体压强随温度变化气体压强随温度变化思考与讨论二思考与讨论二如图为电视台所作的天气预报节目，北京的气温是如图为电视台所作的天气预报节目，北京的气温是0 ,请思考以下问请思考以下问题：题：（1）在天气预报中使用的是什么温标？）在天气预报中使用的是什么温标？（2）热力学温度与摄氏温度有什么关系？）热力学温度与摄氏温度有什么关系？热力学温度是国际单位制中七个热力学温度是国际单位制中七个基本物理量基本物理量之一，之一，用符号用符号T表示，单位是表示，单位是开

10、尔文开尔文，简称，简称开开，符号为，符号为K.开氏温度开氏温度T与摄氏温度与摄氏温度t的关系是：的关系是：T = t + 273.15 KT = t（2）热力学温标：）热力学温标：三、温度计与温标三、温度计与温标说明说明 : 摄氏温标的单位摄氏温标的单位“”是温度的常用单位，但不是国是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K在今在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为将温度单位转换为热力学温度即开尔文热力学温度即开尔文； 由由Tt+273.15 K可知，物体可知，物体温度变化温

11、度变化l与变化与变化l K的的变化量是等同的变化量是等同的，但物体所处状态为，但物体所处状态为l与与l K是相隔甚远是相隔甚远的；的； 一般情况下，一般情况下， Tt+273 K 例例3、实际应用中，常用到、实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利一种双金属温度计它是利用铜片与铁片铆合在一起的用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图所变化的原理制成的，如图所示已知左图中双金属片被示已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙则下列各种相关叙述中正确述中正确的有的有 ( )双金属温度计双金属温度计A

12、该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属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由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D由右图可知，其双金属片的内层一定为铜外层一定为铁由右图可知，其双金属片的内层一定为铜外层一定为铁ABC 练一练练一练2.关于热力学温度和摄氏温度，下列说关于热力学温度和摄氏温度，下列说法正确的是法正确的是( )A.某物体摄氏温度为某物体摄氏温度为10 ，即热力学，即热力学温度为温度为10 KB.热力学温度升高

13、热力学温度升高1 K等于摄氏温度升等于摄氏温度升高高1 C.摄氏温度升高摄氏温度升高10 ，对应热力学温，对应热力学温度升高度升高283 KD.热力学温度和摄氏温度的温标不同，热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较两者表示的温度无法比较T=t+273.15 KT=T2-T1=t2-t1=tB练一练练一练3. 小明在家制作了简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细小明在家制作了简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体.当外界温当外界温度发生变化时，水柱位置将上下移动度发生变化时，水柱位置将上下移动.当有色水柱下端与当有色水柱下端与D和和A对齐时，温度分别为对齐时，温度分别为20 和和