【高中物理】温度和温标（课件） 年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）.pptx

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1、2.1 温度和温标温度和温标联系生活实际思考：假假如如一一个个容容器器用用挡挡板板K K隔隔开开，容容器器中中的的气气体体被被分分成成A A、B B两两部部分分，它它们们的的压压强强分分别别为为p pA A、P PB B，温温度度分分别别为为T TA A、T TB B，它它们们的的压压强强和和温温度度均均不不相相等等。打打开开挡挡板板K K后后，如如果果容容器器与与外外界界没没有有能能量量交交换换，经经过过一一段时间后，容器内的气体会是什么状态段时间后，容器内的气体会是什么状态?压强大的气体会向压强小的一方流动，温度高的气体会向温度低一侧传热，经过一段时间后，窗口内各点的压强和温度都相同且不再

2、变化。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：测定某金测定某金属块的比属块的比热容实验热容实验热学研究对象热学研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、平衡态与状态参量一、平衡态与状态参量1、系统：物理学中，把所、系统：物理学中，把所研究的对象研究的对象称为系统称为系统 系统以外的周围物体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

3、往存在相称之为外界或环境，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，往往采取互的作用在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离隔离”分析方分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体整体”分析的方法分析的方法 热学性质 热学参量：温度T力学性质 力学参量：压强P 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：2 2、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。描写系统状态的宏观物理量描写系统状态的宏

4、观物理量 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。几何性质 几何参量:体积V 对对于于一一个个封封闭闭系系统统，在在经经过过相相当当长长的的时时间间后后，系系统统整整体体的宏观性质将的宏观性质将不随时间而变化不随时间而变化、且具有确定的状态、且具有确定的状态平衡状态，简称平衡状态，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0oC2atm5atm60oC绝热绝热 例例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物理量

5、()A每个气体分子的运动速率每个气体分子的运动速率 B压强压强 C体积体积 D温度温度 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、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显然B、C、D选项正确选项正确 BCD 二、热平衡与温度二、热平衡与温度 1、热平衡：、

6、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，这两个系统的状态参量将会触，这两个系统的状态参量将会互相影响互相影响而而分别改变分别改变最后，两个系统的状态参量最后，两个系统的状态参量不再变化不再变化，说明两个系统已经具有了某个，说明两个系统已经具有了某个“共同性质共同性质”，此时我们说两个系统达到，此时我们说两个系统达到了热平衡了热平衡 “平衡态”指的是一个系统的状态，“热平衡”指的是两个系统之间的关系。达到“热平衡”的几个系统，其中的任意一系统一定是处于“平衡态”。相互接触而传热相互接触而传

7、热冷冷热热热平衡热平衡 平衡态平衡态热平衡热平衡区区别别研究对象研究对象判断依据判断依据联系联系平衡态与热平衡的比较平衡态与热平衡的比较一个系统一个系统两个接触的系统两个接触的系统系统不受外界影响，系统不受外界影响，状态参量不变状态参量不变两个系统温度相同两个系统温度相同处于热平衡的两个系统都处于平衡态处于热平衡的两个系统都处于平衡态 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)：3、温度、温度 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。处于热

8、平衡，这个结论称为热平衡定律。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“共同性质共同性质”。我们就把表征这一。我们就把表征这一“共共同性质同性质”的物理量定义为温度。的物理量定义为温度。处于热平衡的两个系统具有相同的温度。热平衡热平衡A A 热平衡热平衡B B A BA B热平衡热平衡 C CC C 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。统处于非平衡态，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决定一个系统与另一个系统是否是否达到热平衡状态达到

9、热平衡状态的的物理量，它的特征就是物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统一切达到热平衡的系统都具有都具有相同的相同的温度温度”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，根据热平衡定律，A的温度便与的温度便与B的温度相等的温度相等.例例2、一金属棒的一端与一金属棒的一端与0冰接触，另一端与冰接触，另一端与100水接触，并且保持两水接触，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端冰、水的温度不变问当

10、经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态为热平衡态?为什么为什么?解析：因金属棒一端与解析：因金属棒一端与0冰接触，另一端与冰接触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水水接触，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，存在能量交换答案：否，因金属

11、棒各部分温度不相同，存在能量交换0摄氏度摄氏度是这样规定的：是这样规定的：0把冰水混合物的温度规定为把冰水混合物的温度规定为0。冰水混合物冰水混合物100100摄氏度摄氏度是这样规定的：是这样规定的：把通常情况下，纯水的沸腾温度规定为把通常情况下，纯水的沸腾温度规定为100沸腾的水沸腾的水100等份等份水银温度计水银温度计 气体温度计气体温度计 热电偶温度计热电偶温度计水银热胀冷缩水银热胀冷缩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压强随温度变化气体压强随温度变化不同导体因温差不同导体因温差产生产生的的电动势大小电动势大小三、温度计与温标三、温度计与温标 1、温度计种类：、

12、温度计种类：三、温度计与温标三、温度计与温标 2、温标：、温标：定量描述温度的方法定量描述温度的方法叫做温标叫做温标 温标的建立包含三个要素：温标的建立包含三个要素：选择选择温度计中用于温度计中用于测量温度的物质测量温度的物质，即测温物质；，即测温物质；对对测温物质的测温物质的测温特性测温特性随温度变化规律的定量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固定点即温度的零点零点和和分度分度方法方法3、温标分类：、温标分类：摄氏温标（摄氏温度）：摄氏温标（摄氏温度）：单位用单位用来表示来表示华氏温标华氏温标（华华氏温度）氏温度）：单位用单位用F来表示来表示热力学

13、温标（热力学温度）：单位用热力学温标（热力学温度）：单位用K来表示来表示T=t+273.15K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：摄氏温标：1960年国际计量大会对摄氏温标做了新的定义，规定它由热力学温标导出，定义式为：t=T-273.15 单位：华氏温标：华氏温标的温度tF与t之间的关系：tF32+9/5t 单位：F 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，但不是国际制单位，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，在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记一定要牢

14、记将温度单位转换为热力学温度即开尔文将温度单位转换为热力学温度即开尔文；由由Tt+273.15 K可知，物体可知，物体温度变化温度变化l与变化与变化l K的变化量是等的变化量是等同的同的，但物体所处状态为，但物体所处状态为l与与l K时是相隔甚远的；时是相隔甚远的；一般情况下，一般情况下，Tt+273 K 一支玻璃管一端与一个鸡蛋大小的玻璃泡相一支玻璃管一端与一个鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸人连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸人一段水柱。当气温变化时，玻璃泡中气体压强会一段水柱。当气温变化时，玻璃泡中气体压强会随着变化，从而使玻璃管内水柱高度发生变化。随着变

15、化，从而使玻璃管内水柱高度发生变化。根据管内水柱高度的变化就可测出相应的温度。根据管内水柱高度的变化就可测出相应的温度。说明说明“伽利略温度计伽利略温度计”的测温物质和测温属性。的测温物质和测温属性。科学漫步科学漫步形形色色的温度计形形色色的温度计双金属温度计温差热电偶温度计 例例3实际应用中，常用到一种双金属温度计它是实际应用中，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，如图所示已知左度随温度变化的原理制成的，如图所示已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则图中双金属片被加热时，其弯曲程度会

16、增大，则下列各种相关叙下列各种相关叙述中正确的有述中正确的有 ()双金属温度计双金属温度计A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，其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁由右图可知，其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁ABC 解析：解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的双金双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种

17、金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B选项是正确的图选项是正确的图左图中加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双左图中加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确图选项正确图右图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针右图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故

18、可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，片的内层一定是铁，外层一定是铜，D选项是错误的选项是错误的 判一判判一判(1)温度可以从高温物体传递到低温物体。温度可以从高温物体传递到低温物体。()(2)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。处于热平衡的几个系统的温度一定相等。()(3)0 的温度可以用热力学温度粗略表示为的温度可以用热力学温度粗略表示为273 K。()(4)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。()(5)温度升高了温度升高了1 就是升高了就是升高了1 K。()(6)物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。物体

19、的温度由本身决定，数值与所选温标无关。()课 堂 小 结状态参量与状态参量与平衡态平衡态平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态的状态 热平衡热平衡与温度与温度热平衡：状态参量不再变化，两个系统对于传热已经达到平衡热平衡：状态参量不再变化，两个系统对于传热已经达到平衡热平衡定律：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个系统彼此之间也必定处于热平衡温度：两个系统处于热平衡时，具有的共同的热学性质温度：两个系统

20、处于热平衡时，具有的共同的热学性质温标温标温温度度和和温温标标摄氏温标摄氏温标(t)(t)热力学温标热力学温标(T)(T)关系式：关系式：T Tt t273.15 K273.15 K状态参量状态参量体积体积V V压强压强P P温度温度T T100100等份等份冰水混合物冰水混合物沸腾的水沸腾的水10010000 两个物体放在一起彼此接触，它们若不发生热传递，其原两个物体放在一起彼此接触，它们若不发生热传递，其原因是因是()()A A它们的能量相同它们的能量相同B B它们的比热相同它们的比热相同C C它们的热量相同它们的热量相同D D它们的温度相同它们的温度相同D练习练习1下列关于热力学温度的说法中，正确的是下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A热力学温度的零点是热力学温度的零点是273.15 B-1360C比比136K温度高温度高 C0oC等于等于273.15K D1就是就是1K E升高升高1oC就是升高就是升高274KABC练习练习2 t=T-273.15 在在2525左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出，观察它的左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出，观察它的示数变化情况是（示数变化情况是（）A A温度计示数上升温度计示数上升B B温度计示数下降温度计示数下降C C温度计示数不变温度计示数不变D D示数先下降后上升示数先下降后上升D练习练习3