《温度和温标》课件

1.温度和温标第二章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标1.知道平衡态及系统的状态参量。(物理观念)2.明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系。(物理观念)3.了解温度计的原理,知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。(科学思维)思维导图课前篇自主预习必备知识一、状态参量与平衡态1.热力学系统: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。2.外界:系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。3.状态参量:在热学中,为确定系统的状态所需要用到的物理量叫作系统的状态参量。常用的状态参量有:几何参量体积V、力学参量压强p、热学参量温度T。4.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稳定状态,这种状态叫作平衡态。二、热平衡与温度1.热平衡:两个相互接触而传热的热力学系统,经过一段时间以后,这两个系统的状态参量都不再变化,我们说这两个系统达到了热平衡。达到热平衡的两个系统具有相同的温度。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,这个结论称为热平衡定律。三、温度计与温标1.温度计:选择一种测温物质,根据这种物质随温度变化而变化的某个特性来制造温度计。2.常见温度计的测温原理

名称原理水银温度计根据水银的热胀冷缩的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属的电阻率随温度的变化而变化来测量温度气体温度计根据气体的压强随温度的变化而变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因温差而产生电动势的大小不同来测量温度3.温标(1)定义:定量地描述温度的方法称为温标。(2)两种温标①摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,这种温标规定标准大气压下冰的熔点为

0

℃,水的沸点为100

℃。在0℃和100℃之间均匀分成100等份,每份算作1℃。②热力学温标:现代科学中常用的表示温度的方法,这种温标规定摄氏温度的-273.15

℃为零值。(3)两种温度①摄氏温度:用摄氏温标表示的温度,用符号t表示,单位是摄氏度,用符号℃表示。②热力学温度:用热力学温标表示的温度,它是国际单位制中七个基本物理量之一,用符号

T表示,单位是开尔文,简称开,符号为

K。③换算关系:T=t+273.15K。

自我检测1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因。(1)表示热力学系统的状态参量常用的有体积、阿伏加德罗常数和温度。(

)答案

×解析

热力学系统常用的状态参量有压强、体积和温度。(2)热平衡是指系统静止或匀速直线运动且系统内部分子停止运动的状态。(

)答案

×解析

热平衡是指热力学系统的状态参量不再变化的状态,系统内部分子仍在运动。(3)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。(

)答案

√(4)两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量。(

)答案

×解析

两个系统处于热平衡时,它们具有相同的温度。(5)0℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273K。(

)答案

√(6)物体的温度由本身决定,其数值与所选温标无关。(

)答案

×解析

温度的具体数值与所选温标有关。2.(多选)下列关于热力学温度的说法中,正确的是(

)A.-136℃比136K温度高B.10℃等于283.15KC.升高1℃就等于升高1KD.升高1℃就等于升高274.15K答案

ABC解析

热力学温度和摄氏温度是表示温度的不同方法,它们最大的区别就是规定的零点不同,但每一度的大小是一样的。根据T=t+273.15

K可知,-136

℃等于137.15

K,10

℃等于283.15

K,A、B正确;由ΔT=Δt知C正确,D错误。3.(多选)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.量体温时水银体温计需要和身体接触十分钟左右是为了让体温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答案

ACD解析

两个系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同,或者说它们的冷热程度相同。A、C、D正确,B错误。课堂篇探究学习探究一状态参量与平衡态情境探究如图,将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间,鸡蛋处于平衡态吗?要点提示

处于平衡态。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,系统处于平衡态。知识归纳1.热力学系统的三个状态参量(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.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,表现为系统不受外界的影响,三个状态参量(压强、体积、温度)不随时间变化。(2)平衡态是一种理想情况,任何系统完全不受外界影响是不可能的。实例引导例1(多选)下列系统处于平衡态的是(

)A.将一金属块放在沸水中加热足够长的时间B.冰水混合物处在0℃环境中C.一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动,容器突然停止运动,此时容器内的气体D.开空调2min教室内的气体答案

AB解析

系统处于平衡态时,其状态参量达到稳定不再改变,金属块放在沸水中加热足够长的时间,冰水混合物在0

℃环境中,其温度、压强、体积都不再变化,是平衡态,故A、B正确;一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动突然停止时,容器内气体的温度升高,故其不是平衡态,C错误;开空调2

min教室内的气体的温度会变化,故其不是平衡态,D错误。规律方法

两步法判断热力学系统是否处于平衡态(1)判断热力学系统是否受到外界的影响。(2)判断系统的状态参量(压强、体积和温度)是否发生变化。如果系统不受外界的影响,且状态参量不发生变化,系统就处于平衡态,否则就是非平衡态。变式训练1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、体积都一定达到了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、压强不再变化,但体积仍可变化答案

A解析

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、压强和体积等都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。探究二热平衡与温度情境探究刀剑淬火是制作刀剑的重要过程,如图所示,是刀剑刚入水淬火的瞬间,在这一瞬间,刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态?经过一段时间后,是否达到热平衡状态?达到热平衡状态的标志是什么?要点提示

淬火瞬间刀剑和水的温度不相等,没有达到热平衡状态;当经过一段时间后,它们的温度相等,达到了热平衡状态;达到热平衡状态的标志是温度相等。知识归纳1.平衡态与热平衡的区别和联系

状态平衡态热平衡区别研究对象一个系统两个接触的系统判断依据系统不受外界影响,状态参量不变两个系统的温度相同联系处于热平衡的两个系统都处于平衡态2.热平衡定律(1)内容: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。(2)意义:互为热平衡的物体具有相同的温度,所以在比较各物体的温度时,不需要将各物体直接接触,只需将温度计分别与各物体接触,即可比较物体温度的高低。3.温度与热平衡(1)温度在宏观上,表示物体的冷热程度。(2)温度在微观上,反映分子热运动的剧烈程度。(3)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。特别提醒

达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度;若温度不同,即两个系统没有达到热平衡,则系统一定存在着热交换。实例引导例2(多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体,将甲和乙接触很长一段时间后分开,再将乙和丙接触很长一段时间后分开(发生了热交换),假设只有在它们相互接触时有热传递,不接触时与外界没有热传递,则(

)A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态B.只有乙、丙达到了平衡态,甲没有达到平衡态C.乙、丙两物体都和甲达到了热平衡D.乙、丙两物体达到了热平衡答案

AD解析

甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递,所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态,A正确,B错误;甲和乙接触一段时间后分开,甲和乙达到了热平衡,但乙和丙接触一段时间后,乙的温度又发生了变化,甲和乙的热平衡被破坏,乙和丙两物体达到了热平衡,C错误,D正确。规律方法

判断系统达到热平衡的两个方法(1)根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断。如果不发生变化,处于热平衡,发生变化则不处于热平衡。(2)根据两个系统的温度是否相同判断。如果相同,处于热平衡,不相同则不处于热平衡。变式训练2(多选)下列说法正确的是(

)A.放在腋下足够长时间的水银体温计中的水银与人体达到热平衡B.温度相同的棉花和石头相接触,需要经过一段时间才能达到热平衡C.若a与b、c都达到热平衡,则b、c之间也达到了热平衡D.两物体温度相同,可以说两物体达到了热平衡答案

ACD解析

两个物体紧密接触时,如果两者的温度有差异,它们之间就会发生热传递,高温物体将向低温物体传热,最终使二者的温度达到相等,即达到热平衡,故A、D正确;两个物体的温度相同时,不会发生热传递,已经达到热平衡,故B错误;若a与b、c都达到热平衡,三者温度一定相等,所以b、c之间也达到了热平衡,故C正确。探究三温度计与温标情境探究某小说中有这样一段对话:爸爸:“人发烧到一百零二度是不会死的,你真是在说傻话。”儿子:“我知道会的。在法国上学的时候,同学们告诉我,发烧到四十度就活不了了。我已经一百零二度了。”其中的102度是指的华氏温度,40度是指的摄氏温度,同学们可以查阅资料,进一步了解它们之间的关系,并把40℃换算成热力学温度。要点提示

40

℃换算成热力学温度为313.15

K。知识归纳1.“温度”含义的两种说法

宏观角度温度表示物体的冷热程度,这样的定义带有主观性,因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的,往往是不准确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出,两个系统相互处于热平衡时,存在一个数值相等的物理量,这个物理量就是温度,这样的定义更具有科学性2.温度计测量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,其温度与待测物体的温度相同。3.温标(1)种类:常见的温标有摄氏温标和热力学温标。(2)确定方法:第一,选择某种具有测温属性的测温物质;第二,确定测温物质的测温属性随温度变化的函数关系;第三,确定温度零点和分度的方法。(3)摄氏温标和热力学温标

温标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℃(绝对零度)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符号℃K关系(1)T=t+273.15K,粗略表示为T=t+273K;(2)每变化一开尔文的大小与每变化一摄氏度的大小相等实例引导例3(多选)关于热力学温度和摄氏温度,下列说法错误的是(

)A.某物体摄氏温度为10℃,即热力学温度为10KB.热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃C.摄氏温度升高10℃,对应热力学温度升高283KD.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答案

ACD解析

热力学温度与摄氏温度的关系T=t+273.15

K,所以选项A错误;对于T=t+273.15

K,有许多同学错误地认为可变形为ΔT=Δt+273.15

K,而认为C选项正确,实际上ΔT=T2-T1=t2-t1=Δt,即用摄氏温度表示的温差等于用热力学温度表示的温差,所以选项B正确,选项C、D错误。规律方法

热力学温度与摄氏温度关系的理解(1)T=t+273.15

K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础。(2)摄氏温度变化1

℃与热力学温度变化1

K是等效的,即ΔT=Δt,而不是ΔT=Δt+273.15

K。(3)绝对零度是低温的极限,只能逐渐接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值。变式训练3(多选)关于热力学温度下列说法正确的是(

)A.-33℃等于240KB.温度变化1℃,也就等于温度变化1KC.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t+273K答案

AB解析

粗略计算时,T=t+273

K,由此可知-33

℃等于240

K,A正确,同时B正确;因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,C错;D选项中初态热力学温度为t+273

K,末态为2t+273

K,温度升高了t,故D错。1．(2022年上海质检)气体初始温度为27℃，升高了20℃.则初始温度和温度变化量用热力学温标可分别表示为 (

)A．27K,20K

B．300K,20KC．27K,293K D．300K,293K【答案】B【解析】气体初始温度为27℃，升高了20℃，摄氏温度与热力学温度的关系是T＝t＋273K，则有初始温度t＝27℃，用热力学温标表示为T＝t＋273K＝(27＋273)K＝300K，温度变化量Δt＝20℃＝20K，B正确，A、C、D错误．2．(多选)下列说法正确的是

(

)A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量B．如果两个系统分别与第三