高中物理 7.4 温度和温标课件 新人教选修33.ppt

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1、2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三22021/8/11 星期三32021/8/11 星期三42021/8/11 星期三52021/8/11 星期三62021/8/11 星期三72021/8/11 星期三82021/8/11 星期三92021/8/11 星期三102021/8/11 星期三111.平衡态的理解平衡态的理解(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，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表现为系统的宏

2、观性质不随时间变化.(2)平衡态是一种理想状态，因为任何系统完全不受外界影响平衡态是一种理想状态，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的是不可能的.实际上系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡实际上系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化态的微小变化.2021/8/11 星期三12(3)两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化变化.因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生

3、过作用的系统系统.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变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的.(4)平衡态不是热平衡：平衡态是对某一系统而言的，是系统平衡态不是热平衡：平衡态是对某一系统而言的，是系统的状态，热平衡是对两个接触的系统之间的关系而言的；分别的状态，热平衡是对两个接触的系统之间的关系而言的；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变化，直到温度相同时，两系统便达到了

4、热平衡.达到热平衡达到热平衡的两个系统都处于平衡态的两个系统都处于平衡态.2021/8/11 星期三132.热平衡定律的意义热平衡定律的意义热平衡定律又叫热力学第零定律，决定两个系统是否达到了热热平衡定律又叫热力学第零定律，决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度平衡的最主要参量是温度.因为互为热平衡的物体具有相同的因为互为热平衡的物体具有相同的温度，理解热平衡定律时一定要抓住温度这个状态量温度，理解热平衡定律时一定要抓住温度这个状态量.比较各比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将温度计分别物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低

5、与各物体接触，即可比较温度的高低.2021/8/11 星期三14 (1)(1)两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态；最终两个系统之间的关系是热平衡组成的系统处于非平衡态；最终两个系统之间的关系是热平衡.(2)(2)两个温度不同的物体，各自可能处于平衡态两个温度不同的物体，各自可能处于平衡态.2021/8/11 星期三15【典例典例1】下列状态中处于平衡态的是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.冰水混合物处在冰水混合物处在0环境中环境中C.突然被压缩的气体突然

6、被压缩的气体D.开空调开空调2分钟内教室内的气体分钟内教室内的气体 【解题指导解题指导】解答本题时要明确热力学系统处于平衡态解答本题时要明确热力学系统处于平衡态的特点，根据其特点作出判断的特点，根据其特点作出判断.2021/8/11 星期三16【标准解答标准解答】选选A A、B.B.系统处于平衡态时系统处于平衡态时,其状态参量稳定不变其状态参量稳定不变.金属块放在沸水中加热足够长的时间金属块放在沸水中加热足够长的时间,冰水混合物在冰水混合物在00环境中环境中,其温度、压强、体积都不再变化其温度、压强、体积都不再变化,是平衡状态是平衡状态,故故A A、B B对；突然对；突然被压缩的气体温度升高被

7、压缩的气体温度升高,压强变大压强变大,故其不是平衡状态故其不是平衡状态,C,C错；开错；开空调空调2 2分钟内教室内的气体温度、体积均要变化分钟内教室内的气体温度、体积均要变化,故其不是平衡故其不是平衡状态状态,D,D错错.2021/8/11 星期三17【规律方法规律方法】解决平衡态问题的技巧解决平衡态问题的技巧处理平衡态的问题要注意以下三点：处理平衡态的问题要注意以下三点：(1)(1)平衡态问题与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达平衡态问题与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡到的一种动态平衡.(2)(2)必须要经过较长一段时间，直到系统内所有性质都不随时必须要经过较长

8、一段时间，直到系统内所有性质都不随时间变化为止间变化为止.(3)(3)系统与外界没有能量的交换系统与外界没有能量的交换.2021/8/11 星期三182021/8/11 星期三221.“温度温度”含义的两种说法含义的两种说法(1)宏观角度：温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主宏观角度：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，往往是不准确的准确的.(2)热平衡角度：温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上热平衡角度：温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的的.热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时

9、，存在一个热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的态函数，这个态函数就是温度，这样的定义更具数值相等的态函数，这个态函数就是温度，这样的定义更具有科学性有科学性.2021/8/11 星期三232.温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度度.使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物使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体的温度相同.3.温标温标(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标.(2)温标要素：第一，选择某种具有测温属性的测温

10、物质；第温标要素：第一，选择某种具有测温属性的测温物质；第二，了解测温物质随温度变化的函数关系；第三，确定温度二，了解测温物质随温度变化的函数关系；第三，确定温度零点和分度的方法零点和分度的方法.温度的两种数值表示法：摄氏温标和热力学温标温度的两种数值表示法：摄氏温标和热力学温标2021/8/11 星期三242021/8/11 星期三252021/8/11 星期三26 (1)(1)温度计的热容量必须很小，与待测物体接触温度计的热容量必须很小，与待测物体接触时，几乎不改变待测物体状态时，几乎不改变待测物体状态.(2)(2)热力学温度单位开尔文是国际单位制中七个基本单位之一热力学温度单位开尔文是国

11、际单位制中七个基本单位之一.2021/8/11 星期三27【典例典例2】(2020日照高二检测日照高二检测)关于热力学温度和摄氏温关于热力学温度和摄氏温度，下列说法正确的是度，下列说法正确的是()A.某物体摄氏温度为某物体摄氏温度为10，即热力学温度为，即热力学温度为10 KB.热力学温度升高热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高等于摄氏温度升高1 C.摄氏温度升高摄氏温度升高10，对应热力学温度升高，对应热力学温度升高283 KD.热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法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比较2021/8/11 星期三28 【解题指导解题指导】解答

12、本题可按以下思路分析：解答本题可按以下思路分析：2021/8/11 星期三29【标准解答标准解答】选选B.B.热力学温度与摄氏温度的关系热力学温度与摄氏温度的关系T=t+273.15 K,T=t+273.15 K,所以选项所以选项A A错误；对于错误；对于T=t+273.15 KT=t+273.15 K，有许多同学错误地认为可，有许多同学错误地认为可变形为变形为T=t+273.15 K,T=t+273.15 K,而错误地选择选项而错误地选择选项C C，实际上，实际上T=T2-T=T2-T1=t2-t1=tT1=t2-t1=t，即用摄氏温度表示的温差等于用热力学温度表示，即用摄氏温度表示的温差等

13、于用热力学温度表示的温差，所以选项的温差，所以选项B B正确，选项正确，选项C C、D D错误错误.2021/8/11 星期三30【规律方法规律方法】温度、温标知识的灵活应用温度、温标知识的灵活应用温标是温度的表示方法，热力学温标与摄氏温标是不同的表温标是温度的表示方法，热力学温标与摄氏温标是不同的表示方法，但两者表示的温度既可以比较也可以换算示方法，但两者表示的温度既可以比较也可以换算.它们之间它们之间的关系式为的关系式为T=t+273.15 K,T=t+273.15 K,并且温度变化相等，关系式为并且温度变化相等，关系式为T=t.T=t.2021/8/11 星期三31【典例典例】实验室有一

14、支读数不准确的温度计，在测冰水混合物实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为的温度时，其读数为20；在测一标准大气压下沸水的温度；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为时，其读数为80.下面分别是温度计示数为下面分别是温度计示数为41 时对应的时对应的实际温度和实际温度为实际温度和实际温度为60 时对应的温度计的示数，其中正时对应的温度计的示数，其中正确的是确的是()A.41，60 B.21，40 C.35，56 D.35，36 2021/8/11 星期三34 【解题指导解题指导】解答本题时应把握以下三点：解答本题时应把握以下三点：(1)(1)找参照点找参照点,即即2

15、0 20 相当于真正的零度，相当于真正的零度，80 80 相当于真正相当于真正的沸点的沸点100.100.(2)(2)不准的温度计从不准的温度计从20 20 到到80 80 分成分成100100等份，即不准的温等份，即不准的温度计上每度计上每0.6 0.6 对应于真正的一度对应于真正的一度.(3)(3)利用两种温度之间的一次函数关系进行换算利用两种温度之间的一次函数关系进行换算.2021/8/11 星期三35【标准解答标准解答】选选C.C.不准确温度计上升的格数与温度成正比，不准确温度计上升的格数与温度成正比，但每一刻度显示的温度与实际温度不同，此温度计每一刻度但每一刻度显示的温度与实际温度不

16、同，此温度计每一刻度表示的实际温度为表示的实际温度为 当它的示数为当它的示数为41 41 时，它上升的格数为时，它上升的格数为41-20=21(41-20=21(格格)，对应的实际温度应为，对应的实际温度应为 同理，当实际温度为同理，当实际温度为60 60 时，此温度计时，此温度计从从20 20 开始上升的格数应为开始上升的格数应为 它的示数为它的示数为20+36=56 20+36=56，所以选项，所以选项C C正确正确.2021/8/11 星期三36一、选择题一、选择题1.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡状态时状态参量是描述系统状态的

17、物理量，系统处于非平衡状态时各部分的参量不发生变化各部分的参量不发生变化B.当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会相同状态参量将会相同C.只有处于平衡状态的系统才有状态参量只有处于平衡状态的系统才有状态参量D.两物体发生热传递时，它们组成的系统处于平衡状态两物体发生热传递时，它们组成的系统处于平衡状态2021/8/11 星期三37【解析解析】选选B.B.处于非平衡状态的系统也有状态参量，而且参量处于非平衡状态的系统也有状态参量，而且参量会发生变化会发生变化.经过足够长的时间，系统若不受外界影响就会达经过足够长的时间，

18、系统若不受外界影响就会达到平衡状态，各部分状态参量将会相同，故到平衡状态，各部分状态参量将会相同，故B B项正确项正确,A,A、C C项错项错误，而处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态，故误，而处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态，故D D项错项错误误.2021/8/11 星期三382.(2020合肥高二检测合肥高二检测)目前世界上最大的强子对撞机在法国目前世界上最大的强子对撞机在法国和瑞士的边境建成，并投入使用和瑞士的边境建成，并投入使用.加速器工作时，需要注入约加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下27

19、1摄摄氏度，请将该温度用热力学温标来表示氏度，请将该温度用热力学温标来表示()A.2 K B.271 KC.4 K D.0.1 K【解析解析】选选A.由热力学温标与摄氏温标的关系式由热力学温标与摄氏温标的关系式T=t+273 K和和t=-271 得得T=2 K.故故A项正确项正确.2021/8/11 星期三393.(2020宝鸡高二检测宝鸡高二检测)关于温度与温标，下列说法正确的是关于温度与温标，下列说法正确的是 ()A.温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度B.摄氏温度与热力学温度都可以取负值摄氏温度与热力学温度都可以取负值C.温

20、度升高温度升高3，在热力学温标中温度升高，在热力学温标中温度升高276.15 KD.热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等2021/8/11 星期三40【解析解析】选选D.D.温标是温度数值的表示方法，所以温度与温标是温标是温度数值的表示方法，所以温度与温标是不同的概念，用热力学温标表示的温度称为热力学温度，选项不同的概念，用热力学温标表示的温度称为热力学温度，选项A A错错.摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，故选项热力学温度的零点是低温的极

21、限，故选项B B错错.摄氏温度的每一摄氏温度的每一度与热力学温度的每一度的大小相等，选项度与热力学温度的每一度的大小相等，选项D D正确正确.温度升高温度升高3 3 也就是温度升高了也就是温度升高了3 K3 K，故选项，故选项C C错错.2021/8/11 星期三414.关于热力学温标的说法正确的是关于热力学温标的说法正确的是()A.热力学温标是现代科学中用得最多的温标热力学温标是现代科学中用得最多的温标B.热力学温标的热力学温标的1 K比摄氏温标的比摄氏温标的1 大大C.气体温度趋近于绝对零度时其体积为零气体温度趋近于绝对零度时其体积为零D.在绝对零度附近分子已停止热运动在绝对零度附近分子已

22、停止热运动2021/8/11 星期三42【解析解析】选选A.A.热力学温标中的绝对零度是低温极限，在接近热力学温标中的绝对零度是低温极限，在接近0 K0 K时，所有物体都被液化或凝固时，所有物体都被液化或凝固.热力学温标在科学计算中特热力学温标在科学计算中特别是在热力学方程中，使方程更简单，更科学，所以用得更多，别是在热力学方程中，使方程更简单，更科学，所以用得更多，故故A A对；对；1 K1 K与与11的大小相等，故的大小相等，故B B项错；气体趋近于绝对零度项错；气体趋近于绝对零度时，已液化或凝固，但有体积，时，已液化或凝固，但有体积，C C错；分子的热运动永不停止，错；分子的热运动永不停

23、止，D D错错.2021/8/11 星期三435.甲、乙两物体接触时，甲向乙传递热量的原因是甲、乙两物体接触时，甲向乙传递热量的原因是()A.甲的质量比乙大甲的质量比乙大B.甲的比热容比乙大甲的比热容比乙大C.甲的热量比乙大甲的热量比乙大D.甲的温度比乙高甲的温度比乙高【解析解析】选选D.热传递发生的原因是两物体的温度不同，本质是热传递发生的原因是两物体的温度不同，本质是热量从高温物体传到低温物体，故热量从高温物体传到低温物体，故D项正确项正确.2021/8/11 星期三446.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.两个系统处于热平衡时两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量它们一定具有

24、相同的热量B.如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡,那么这两个系统那么这两个系统也必定处于热平衡也必定处于热平衡C.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的惟一物理量温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的惟一物理量D.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理【解析解析】选选B、C、D.热平衡的系统都具有相同的状态参量热平衡的系统都具有相同的状态参量温度温度,故故A项错误项错误,C项正确项正确;由热平衡定律知由热平衡定律知,若物体与若物体与A处于热平处于热平衡衡,它同时也与它同时也与B达到热平衡达到热平衡,则则

25、A的温度便等于的温度便等于B的温度的温度,这也是这也是温度计用来测量温度的基本原理温度计用来测量温度的基本原理,故故B、D项也正确项也正确.2021/8/11 星期三457.三个系统三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们的温度的说处于热平衡状态，则关于它们的温度的说法正确的是法正确的是()A.它们的温度可以有较大的差别它们的温度可以有较大的差别B.它们的温度可以有微小的差别它们的温度可以有微小的差别C.它们的温度一定相同它们的温度一定相同D.无法判断温度的关系无法判断温度的关系【解析解析】选选C.当三个系统处于热平衡状态时，它们有相同的状当三个系统处于热平衡状态时，它们有相同的状态参量态

26、参量,即具有相同的温度，故即具有相同的温度，故C项正确项正确.2021/8/11 星期三468.关于热力学温度，下列说法中正确的是关于热力学温度，下列说法中正确的是()A.-33=240 KB.温度变化温度变化1，也就是温度变化，也就是温度变化274 KC.摄氏温度与热力学温度都可能取负值摄氏温度与热力学温度都可能取负值D.温度由温度由t 升至升至2t，对应的热力学温度升高了，对应的热力学温度升高了273 K+t【解析解析】选选A.本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系.T=273 K+t，由此可知：，由此可知：-33=240 K，A正确；温度变化正确；温

27、度变化1，也就是温度变化，也就是温度变化1 K，故，故B项错误；对于摄氏温度可取负项错误；对于摄氏温度可取负值的范围为值的范围为-273 0，因绝对零度达不到，故热力学温度，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故不可能取负值，故C错；错；D中初态热力学温度为中初态热力学温度为273 K+t，末态，末态为为273 K+2t，温度升高了，温度升高了t，故，故D错错.2021/8/11 星期三47二、非选择题二、非选择题9.2020年又是一个寒冷的冬天，人在室外拿铁棒和木头时，感年又是一个寒冷的冬天，人在室外拿铁棒和木头时，感觉到铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的是温度，于觉到铁棒明显

28、比木头凉，由于表示物体冷热程度的是温度，于是有人得出当时是有人得出当时“铁棒比木头温度低铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结的结论，你认为他的结论对吗？论对吗？【解析解析】不对不对.由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡，由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡，故它们的温度是一样的故它们的温度是一样的.感觉到铁棒特别凉，是因为人在单位感觉到铁棒特别凉，是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多，所以他的结时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多，所以他的结论不对论不对.答案：见解析答案：见解析2021/8/11 星期三4810.(2020绍兴高二检测绍兴高二检测)小明在家制作

29、了简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，封闭一定质量的气管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体体.当外界温度发生变化时，水柱位置将上下当外界温度发生变化时，水柱位置将上下移动移动.当有色水柱下端与当有色水柱下端与D和和A对齐时，温度分对齐时，温度分别为别为20 和和80.A、D间刻度均匀分布间刻度均匀分布.由图由图可知，图中有色水柱下端所示温度为多少可知，图中有色水柱下端所示温度为多少？2021/8/11 星期三49【解析解析】由题图知由题图知A A、D D间共有间共有1515个格，每个格表示温度为个格，每

30、个格表示温度为有色水柱的下端离有色水柱的下端离D D点点3 3个格即个格即34=12 34=12，所以温度为，所以温度为t=20+12=32 t=20+12=32 答案：答案：32 32 2021/8/11 星期三50 【方法技巧方法技巧】非标准温度计的换算非标准温度计的换算标准大气压下，冰水混合物的温度为标准大气压下，冰水混合物的温度为0 0，水的沸点为，水的沸点为100 100.并把玻璃管上并把玻璃管上0 0 刻度与刻度与100 100 刻度之间均匀分成刻度之间均匀分成100100等份，等份，每份算作每份算作1.1.由此可知摄氏温度的分布是均匀的由此可知摄氏温度的分布是均匀的.对于非标准温度计，首先应当计算出温度计上每一个刻度所表对于非标准温度计，首先应当计算出温度计上每一个刻度所表示的温度值，然后根据对应的刻度计算出实际的温度，或者根示的温度值，然后根据对应的刻度计算出实际的温度，或者根据题中给出的温度算出在温度计上指示的刻度据题中给出的温度算出在温度计上指示的刻度.此类题目要把此类题目要把握好温度计上刻度值与实际温度的对应关系，然后再解决好均握好温度计上刻度值与实际温度的对应关系，然后再解决好均分问题就可以顺利解决分问题就可以顺利解决.2021/8/11 星期三51Thank you!Thank you!2021/8/11 星期三522021/8/11 星期三53