人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案3：2 1 温度和温标

人教版（新教材）高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE12.1温度和温标〖学习目标〗1.了解系统的状态参量以及平衡态的概念。2.掌握热平衡的概念及热平衡定律。3.掌握温度与温标的定义以及热力学温标的概念。4.通过学习温度与温标，体会热力学温度与摄氏温度的关系。5.了解温度计的原理。〖新知预习〗一、状态参量与平衡态1.系统：研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分子组成的系统，这在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。用酒精灯加热容器中的气体，把气体作为研究对象，它就是一个热力学，而容器和酒精灯就是。2.状态参量：热学中描述的物理量。常用状态参量为、、。通常用描述它的几何性质，用描述力学性质，用描述热学性质。3.平衡态：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能够达到，这种状态叫作平衡态，否则就是。4.平衡态的特点：系统所有状态参量都不随变化。二、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，此时两个系统达到了热平衡。2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。3.温度：热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必然具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一共同的热学性质的物理量叫作温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的。三、温度计与温标1.如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是；确定一个温标时首先要选择一种测温物质，根据这种物质的某个特性来制造。确定了测温物质和这种物质用以测温的某种性质以后，还要确定温度的和的方法。2.表示的温度叫作，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是，简称开，符号为K。3.摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由导出，摄氏温标所确定的温度用t表示，它与热力学温度T的关系是T=。〖重难点理解〗一平衡态和热平衡的比较1.热力学系统的状态参量：(1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。(2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。(3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。2.对平衡态的理解：(1)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，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。(2)由于实际中并不存在完全不受外界影响，并且宏观性质绝对保持不变的系统，所以平衡态只是一个理想化的概念，它是在一定条件下对实际情况的抽象和概括。3.对热平衡的理解：(1)决定系统是否达到热平衡的最主要状态参量是温度，也就是说只要温度不再发生变化，那么这两个系统就达到了热平衡。理解热平衡定律一定要抓住温度这一状态量。(2)平衡态不是热平衡：平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的；分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。4.对温度的理解：(1)温度的宏观物理意义：决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态。(2)与热平衡的关系：处于热平衡的每个系统内部各部分的温度相同；两系统达到热平衡后，两系统的温度相同。〖思考·讨论1〗只要温度不变，系统就处于平衡态吗?〖例1〗(多选)关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有()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温度一定相等〖跟进练习〗1.有关热平衡的说法正确的是()A.如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态B.热平衡定律只能研究三个系统的问题C.如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态D.两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别2.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的()A.温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化B.温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的C.温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态D.温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化二、温度和温标1.“温度”含义的两种说法：(1)宏观角度：表示物体的冷热程度。(2)热平衡角度：两个处于热平衡的系统存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度。2.温度计测温原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度，温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体相同。3.摄氏温标与热力学温标的比较：摄氏温标热力学温标零度的规定标准大气压下冰水混合物的温度-273.15℃温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位类型常用单位国际单位的基本单位单位符号℃K关系(1)T=t+273.15K(2)ΔT=Δt〖思考·讨论2〗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。它们是水在一个标准大气压下的沸点(汽化点)和冰在一个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A·摄尔修斯设计的。如图所示，以冰点定作0℃，汽化点定作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℃，用摄氏温标表示的温度叫作摄氏温度。摄氏温标用℃作单位，常用t表示。热力学温标由英国科学家开尔文创立，把-273.15℃作为零度的温标，叫作热力学温标(或绝对温标)。热力学温标用K表示单位，常用T表示。试思考：(1)热力学温度的绝对零度与摄氏温度的零摄氏度表示的冷热程度一样吗?(2)物体的温度升高1℃，用热力学温标表示，物体的温度升高了多少?〖例2〗(多选)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.用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等C.1K就是1℃D.当温度变化1℃时，也可以说成温度变化274K〖跟进练习〗3.已知某物理量x与热力学温度T成正比，它们的图像关系如图所示，试用图像表示某物理量x与摄氏温度t的关系。课堂练习1.下列说法不正确的是()A.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理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.两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量2.下列状态中处于平衡态的是()A.将一金属铜块放在沸水中加热足够长的时间B.冰水混合物处在0.1℃的环境中C.突然被压缩的气体D.开空调1min内教室内的气体3.在青藏高原上，兴趣小组的同学想用实验的方法测量水沸腾时的温度到底是多少，它应选用()A.水银温度计B.酒精温度计C.以上两种温度计都可以D.以上两种温度计都不行4.如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则 ()A.该温度计的测温物质是槽中的液体B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气D.该温度计的测温物质是细玻璃管

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖新知预习〗一、1.系统、外界。2.系统状态、压强、体积、温度、体积、压强、温度3.稳定状态、非平衡态4.时间二、1.不再变化2.热平衡3.温度三、1.温标、温度计、零点、分度2.热力学温标、热力学温度、开尔文3.、热力学温标、t+273.15K〖思考·讨论1〗〖提示〗：当系统内包括温度在内的所有状态参量都不随时间变化时，系统才会处于平衡态。〖例1〗〖解析〗选B、D。一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义可以确定，A错误；根据热平衡的定义可知，B、D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，C错误。跟进练习1.〖解析〗选C。处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A错误；热平衡定律对多个系统也适用，故B错误；由热平衡的意义知，C正确；温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D错误。跟进练习2.〖解析〗选A。如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量，如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。综上所述，A正确。〖思考·讨论2〗〖提示〗：（1）不一样，热力学温度的绝对零度对应的摄氏温度为-273.15℃。（2）由T=t+273.15K，则可得ΔT=Δt。即物体温度升高了1℃与升高了1K是等效的。〖例2〗〖解析〗选A、B。温标是用来定量描述温度的方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A正确；两种温标表示同一温度时，数值不同，但在表示同一温度变化时，数值是相同的，B正确；若物体的温度升高1K，也可以说物体的温度升高1℃，但在表示物体的温度时，物体的温度为1K，而不能说成物体的温度为1℃，C、D错误。跟进练习3.〖解析〗从图像看，物理量x与热力学温度成正比关系，用k表示比例系数，有x=kT。由于t=T-273.15℃，因此x与t的关系图像如图所示。课堂练习1.〖解析〗选D。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A、B项正确；热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故D项错误，C项正确。2.〖解析〗选A。系统处于平衡态时，其状态参量稳定不变，金属铜块放在沸水中加热足够长的时间，温度、压强、体积都不再变化，是平衡态，故A项正确；冰水混合物在0.1℃环境中两个系统之间有温度差，不是平衡态，B项错误；突然被压缩的气体温度