趣话高中物理选修3第7章分子动理论第4节温度和温标

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高中物理第七章分子动理论4温度和温标素材新人教版选修3_3

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4 温度和温标教学建议平衡态和非平衡态的概念是本节中的一个知识点,但教学目标对此要求不高,学生只要知道就可以了。

热力学第零定律给出了温度的宏观定义,也为温度的测量提供了理论依据,是本节的重点。

此定律也是温度计测量物体温度的原理,因为互为热平衡的物体具有相同的温度。

在初中物理中,将温度定义为“表示物体冷热程度的物理量”,这是对温度的一个通俗解释。

温度的严格定义及测量原理是建立在热平衡定律基础上的,温度标志一个物体与其他物体是否处于热平衡状态的性质,它的特征是一切互为热平衡的物体都具有相同的数值。

教学中,教师应举出一些实例,引导学生体会“共同热学性质”指的是什么。

参考资料温度和温标温度是彼此处于热平衡的物体共同的状态参量。

温度是表示物体的冷热程度的物理量。

从分子动理论的观点看,温度标志着物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度,温度是大量分子的平均动能的标志。

从微观上对分子动理论进行探讨,热运动是物质的一种运动形式,是宏观物体(气体、液体和固体)内部大量微观粒子(如分子、原子、电子等)的一种永不停息的无规则运动。

一个物体或一个系统在热平衡时的温度,只取决于其内部微观粒子热运动的状况,热运动越剧烈,其温度就越高。

在热运动中,虽然每个微观粒子的运动具有极大的偶然性,但是在构成物体或系统的大量微观粒子的总体上,却遵从确定的规律,这种规律性称为统计规律性,统计方法和一般理论应用到各种具体问题上,就可以使各种热学问题获得解决。

温度的数值表示称为温标。

华氏温标,荷兰的华伦海特,他做了一系列实验,发现每一种液体都像水一样有一个固定的沸点,并且发现,沸点随大气压变化。

他第一次提出了在温度计中普遍使用水银。

后来,华伦海特又发现了水的沸点212℉,且水的冰点与沸点之间恰好为180℉,并选择水的冰点(32℉)和水的沸点(212℉)作为两个固定点,这就是华氏温标(t F=32℉+t)。

摄氏温度,作为百度温标的使用,是植物学家标耐、天文学家摄尔修斯和施勒默尔等人采用的。

高中物理第七章分子动理论4温度和温标目标导引素材新人教版选修3-3

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4 温度和温标
一览众山小
诱学·导入
材料:当人生病发烧时需要测量体温,将体温计放到腋下,待上几分钟后,就测量出体温了(有时妈妈用手放到我们的额头上也能大致了解发烧的情况).请找一支体温计测量一下自己的体温,观察体温计的刻度并读出数值.
问题:体温计的刻度是均匀的吗?用体温计测量体温时,为什么待上几分钟?
导入:在初中阶段我们已经学过温度的基本知识,测量体温时,刚放进去时实际上是人和体温计间有温度差,发生了热传递.经过一段时间两者的温度相等不再发生热传递,此时体温计的温度和人体的温度相等.本节从常见的热传递这一最简单的现象入手,引出热平衡,并研究描述温度的方法——温标.
温故·知新
1.在前面已学的物理量功、功率、速度、位移、电势能中属于状态量的有哪些?属于过程量的有哪些?
答:电势能中属于状态量的有功率、速度、电势能;属于过程量的有功、位移.
2.物体间发生热传递的条件是什么?
答:两个温度不同的物体接触就会发生热传递,当两物体温度相同时,就不再发生热传递.
3.谈谈你对体温计的认识.
答:平时用的体温计上的单位是摄氏度,它是根据热胀冷缩原理制成的.
1。

人教版物理选修3—3第七章 第四节 温度和温标

人教版物理选修3—3第七章 第四节 温度和温标
第七章 分子动理论
第四节 温度和温标
自 主 学 习 明 确 目 标 快速在教材中找到下列问题的答案:
1.什么叫系统和外界 ?
2.热力学系统的状态参量有哪些?
3.什么叫平衡态?
4.什么是热平衡?热平衡定律的内容?热平衡的两个系统 有何特征? 5.热力学温标和摄氏温标的关系?
自 主 学 习 1.什么叫系统和外界 ?
5.热力学温标和摄氏温标的关系? 记录温度的方法叫温标。有摄氏温标、华氏温标、
热力学温标等。 热力学温标: 现代科学中常用的表示温度的方法,规定摄氏温 度的-273.15 ℃为零值,它的一度大小与摄氏温度 的一度的大小相同.
热力学温标和摄氏温标的关系: T=t+273.15 K.
自 主 学 习
明 确 目 标
明 确 目 标
4.什么叫热平衡?热平衡定律的内容是什么?处于热平衡
当两个相互接触的热力学系统的状态参量都不再变化时, 热平衡定律的内容: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。
处于热平衡的两个系统具有“共同热学性质”即相同的温度
自 主 学 习
明 确 目 标
热力学系统的状态参量有体积、压强、温度等。
自 主 学 习
明 确 目 标
3.什么叫平衡态?
在没有外界影响的情况下,系统的所有性质 都不随时间而变化的稳定状态. 热力学的平衡态是一种动态平衡,组成系统 的分子仍在永不停息地做无规则运动,只是系
统的宏观性质不随时间变化.
自 主 学 习
的两个系统有何特征? 这两个系统就达到了热平衡.
作业 课后练习:1,2,3,4题
和能量转换规律的学科。
明 确 目 标
热力学,全称热动力学,是研究热现象中物态转变

高中物理选修3-3第七章分子动理论 4 温度和温标

高中物理选修3-3第七章分子动理论 4 温度和温标

4温度和温标[学科素养与目标要求]物理观念:1.知道平衡态及系统的状态参量.2.明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系.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.一、状态参量与平衡态1.热力学系统和外界(1)热力学系统:由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统,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.2.状态参量:用来描述系统状态的物理量.常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等.3.平衡态:在没有外界影响的情况下,系统所有性质都不随时间而变化的稳定状态.二、热平衡与温度1.热平衡:两个相互接触的热力学系统,最后系统的状态参量都不再变化,这时两个系统具有“共同性质”,我们就说这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热平衡,那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡.3.温度:热平衡中具有的“共同热学性质”叫做温度.这就是温度计能够用来测量温度的基本原理.4.热平衡的性质:一切达到热平衡的系统都具有相同的温度.三、温度计与温标1.常见温度计及其测温原理名称原理水银温度计根据水银热胀冷缩的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度气体温度计根据气体压强随温度的变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度2.确定一个温标的方法(1)选择某种具有测温属性的物质.(2)了解测温物质随温度变化的函数关系.(3)确定温度的零点和分度的方法.3.热力学温度T与摄氏温度t(1)摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,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,每份算做1 ℃.(2)热力学温标:现代科学中常用的表示温度的方法,热力学温标也叫绝对温标.热力学温标表示的温度叫热力学温度.用符号T表示,单位是开尔文,符号为K.(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T=t+273.15_K.1.判断下列说法的正误.(1)表示系统的状态参量常用的有体积、压强、阿伏加德罗常数和温度.(×)(2)两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量.(×)(3)温度计测温原理就是热平衡定律.(√)(4)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273 K.(√)2.(1)两个系统具有相同的________时,即达到了热平衡.(2)北京时间2016年8月6日是第31届里约奥运会开幕的日子,中央电视台播报天气预报,里约的最高气温是38 ℃,它是________K.我国在研究超导问题方面走在世界前列,我国科学家发现某种超导材料的临界温度是90 K,它是________℃.答案(1)温度(2)311.15-183.15一、状态参量与平衡态(1)在力学中,为了确定物体运动的状态,我们使用了物体的位移和速度这两个物理量.在热学中如果我们要研究一箱气体的状态,需要哪些物理量呢?(2)如果系统与外界没有能量交换,该系统就达到平衡态了吗?答案(1)体积、压强和温度.(2)不是.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.平衡态的理解(1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同,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,状态参量(压强、体积和温度)不随时间变化.(2)平衡态是一种理想情况,因为任何系统完全不受外界影响是不可能的.例1(多选)下列各个系统处于平衡态的是()A.放在0 ℃的房间里的冰水混合物B.放在沸水中加热足够长时间的铜块C.电影院开空调5分钟内放映厅内的气体D.突然被压缩的气体答案AB解析A选项中在0 ℃的房间里的冰水混合物,其温度、体积都不再变化,处于平衡态;B 选项中铜块在沸水中加热足够长的时间后,其温度、体积也不再变化,处于平衡态;C选项中开空调5分钟内放映厅内气体的温度、压强都要变化,处于非平衡态;D选项中突然被压缩的气体体积变化,故其处于非平衡态.故选A、B.二、平衡态与热平衡的比较温度(1)用手心握住体温计玻璃泡,观察到体温计的示数逐渐上升.当上升到36 ℃左右时,为什么不再上升?(2)当把它立即放入40 ℃的水中时,你又看到什么现象?为什么?答案(1)因为体温计与人体温度相同,即达到了热平衡.(2)体温计的示数继续上升,因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同,没有达到热平衡.1.平衡态与热平衡的区别和联系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.热平衡定律的意义决定两个系统是否达到了热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,即可比较温度的高低.3.热平衡与温度(1)对温度的理解①宏观上,表示物体的冷热程度.②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.(2)温度计的测温原理若物体与A处于热平衡,它同时也与B处于热平衡,则A的温度等于B的温度,这就是温度计用来测量温度的基本原理.例2(多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体,将甲和乙接触一段时间后分开,再将乙和丙接触一段时间后分开(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解析乙和丙分开后,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.例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的数值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.三、温度计与温标(1)如图所示,伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的,当外界温度越高时,细管内的水柱越高吗?(2)如果气体的温度是1 ℃,也可以说气体的温度是多少K?如果气体的温度升高了1 ℃,也可以说气体的温度升高了多少K?答案(1)不是.由热胀冷缩可知,当外界温度越高时,气体膨胀越厉害,细管内的水柱越低.(2)274.15 K 1 K1.“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.例4(多选)关于温度与温标,下列说法正确的是()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.摄氏温度与热力学温度都可以取负值C.摄氏温度升高3 ℃,在热力学温标中温度升高276.15 KD.-33 ℃与240.15 K表示同一温度答案AD解析温标是温度数值的表示方法,常用的温标有摄氏温标和热力学温标,选项A正确;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,选项B错误;摄氏温度升高3 ℃,也就是热力学温度升高了3 K,选项C错误;由T=273.15 K +t,可知-33 ℃与240.15 K表示同一温度,D正确.1.(状态参量和平衡态)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、压强变得一样,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,故A正确.2.(热平衡与温度)(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分别达到热平衡,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解析当温度计的液泡与被测物体紧密接触时,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分别达到热平衡,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.3.(温标和温度)(多选)下列关于温度的说法正确的是()A.水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的B.水的沸点为100 ℃,用热力学温度表示即为373.15 KC.水从0 ℃升高到100 ℃,用热力学温度表示即为从273.15 K升高到373.15 KD.温度由摄氏t升至2t,对应的热力学温度由T升到2T答案ABC解析水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的,A正确.根据T=t+273.15 K可知,100 ℃相当于热力学温标373.15 K,水从0 ℃升高到100 ℃,即从273.15 K升高到373.15 K;从t升高到2t,即从T=t+273.15 K升高到2t+273.15 K,B、C正确,D错误.4.(温度计和温标)(2018·镇江市高三月考)仿照实验使用的液体温度计的原理,某同学设计了一个简易的气体温度计,如图1所示,瓶中装的是气体,瓶塞密封不漏气,瓶塞上面细弯管中有一段液柱.图1(1)当温度升高时,液柱将向哪边移动?(2)此温度计如何标上刻度呢?(3)你能说出这个温度计的测温原理吗?(4)为了提高此温度计的灵敏度,便于读数,可采取什么措施?答案见解析解析(1)当温度升高时,瓶内的气体受热膨胀挤压上方的液柱,液柱就会向左移动;(2)将此装置放在一个标准大气压下的冰水混合物中,在液柱正中间处标上0 ℃,将它放在一个标准大气压下的沸水中,在液柱正中间处标上100 ℃,然后将以上两个刻度之间的部分进行100等分,标上刻度就成了一个温度计;(3)这个温度计的测温原理是测温气体的热胀冷缩;(4)细弯管再细一点,瓶子再大些且气体再多些,细弯管内的液体尽可能少些等.一、选择题考点一平衡态与热平衡1.(多选)热力学系统的平衡态是一种()A.定态平衡B.动态平衡C.分子已经不动D.分子仍做无规则运动答案BD解析热力学系统的平衡态是大量分子的平均效果,是动态平衡,分子仍做无规则运动,故选B、D.2.(多选)两个原来处于热平衡状态的系统,分开后,由于受外界的影响,其中一个系统的温度升高了5 K,另一个系统的温度升高了5 ℃,则下列说法正确的是()A.两个系统不再是热平衡状态B.两个系统此时仍是热平衡状态C.两个系统的状态都发生了变化D.两个系统的状态都没有发生变化解析由于两个系统原来处于热平衡状态,温度相同,当分别升高5 ℃和5 K后,温度仍相同,两个系统仍为热平衡状态,故A错误,B正确;由于温度发生了变化,系统的状态也发生了变化,故C正确,D错误.3.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答案 C解析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;温度是热平衡的标志,一定相同,故D错误.4.下列说法正确的是()A.只有处于平衡态的系统才有状态参量B.状态参量是描述系统状态的物理量,故当系统状态变化时,其各个状态参量都会改变C.两物体发生热传递时,它们组成的系统处于非平衡态D.0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中,冰水混合物处于平衡态答案 C解析状态参量是描述系统状态的物理量,与系统是否处于平衡态无关,且系统状态变化时,不一定各个状态参量都改变,A、B错误;处于热传递过程中的两系统处于非平衡态,C正确;0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中,周围环境会向冰水混合物传热,不是平衡态,D 错误.考点二温度、温度计与温标5.(多选)关于温度的物理意义,下列说法中正确的是()A.温度是物体冷热程度的客观反映B.人如果感觉到某个物体很凉,就说明这个物体的温度很低C.人如果感觉到某个物体很热,就说明这个物体的温度很高D.达到热平衡的两个系统温度相同解析温度是表示物体冷热程度的物理量,但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性,A正确,B、C错误;温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量,两系统达到热平衡,则温度相同,D正确.6.(多选)关于热力学温度和摄氏温度,以下说法正确的是()A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位B.温度升高了1 ℃就是升高了1 KC.物体的温度由本身决定,数值与所选温标无关D.5 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为278 K答案ABD7.(多选)伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计,如图1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()图1A.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.该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制造的答案CD解析细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的,测温物质是球形瓶中封闭的空气,该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的,故A、B错误,C、D 正确.8.(多选)严冬,湖面上结了厚厚的冰,但冰下鱼儿仍在游动.为了测出冰下水的温度,徐强同学在冰上打了一个洞,拿来一支实验室温度计,用下列四种方法测水温,正确的做法是()A.用线将温度计拴牢从洞中放入水里,待较长时间后从水中提出,读出示数B.取一空的塑料饮水瓶,将温度计悬吊在瓶中,再将瓶拴住从洞中放入水里,水灌满瓶后待较长时间,然后将瓶提出,立即读出温度计的示数 C .若温度计显示的示数为摄氏温度4 ℃,即热力学温度4 KD .若温度计显示的示数为摄氏温度4 ℃,即热力学温度277.15 K答案 BD解析 要测量冰下水的温度,必须使温度计与冰下的水达到热平衡时,再读出温度计的示数,但因隔着冰无法直接读数,把温度计取出来,显示的也不再是原热平衡状态下的温度,故选项A 错误,B 正确.T =t +273.15 K =277.15 K ,故选项C 错误,D 正确.9.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20 ℃;在测1标准大气压下沸水的温度时,其读数为80 ℃.下列分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数,其中正确的是( )A .41 ℃,60 ℃B .21 ℃,40 ℃C .35 ℃,56 ℃D .35 ℃,36 ℃答案 C解析 此温度计每一刻度表示的实际温度为10080-20℃=53 ℃,当它的示数为41 ℃时,它上升的格数为(41-20)格=21格,对应的实际温度应为21×53℃=35 ℃;同理,当实际温度为60 ℃时,此温度计应从20开始上升格数为6053格=36格,它的示数为36 ℃+20 ℃=56 ℃,所以C 正确.10.(多选)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压合在一起的双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化的原理制成的,如图2甲中双金属片被加热时,其弯曲程度会增大,则下列各种相关叙述中正确的有( )图2A .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C .由图甲可知,铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D .由图乙可知,双金属片的内层一定为铜,外层一定为铁答案ABC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,双金属片的弯曲程度随温度变化而变化,A、B正确;题图甲中,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,C正确;题图乙中,温度计示数是沿顺时针方向增大的,说明当温度升高时温度计指针沿顺时针方向转动,则其双金属片的弯曲程度在增大,故可以推知双金属片的内层一定是铁,外层一定是铜,D错误.二、非选择题11.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.当外界温度变化时,水柱位置将上下移动.当有色水柱下端与D 和A对齐时,温度分别为15 ℃和75 ℃.A、D间刻度均匀分布.由图3可知,图中有色水柱下端所示温度为多少℃?图3答案27 ℃解析由题图知A、D间共有15个格,每个格表示温度为75-1515℃=4 ℃,有色水柱的下端离D点3个格,即3×4 ℃=12 ℃,所以图中有色水柱下端所示温度为t=15 ℃+12 ℃=27 ℃.。

高中物理 第七章 分子动理论 4 温度和温标教材梳理素材 新人教版选修33

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4 温度和温标庖丁巧解牛知识·巧学一、平衡态与状态参量1.系统:在物理学中,通常把所研究的对象称为系统.深化升华系统就是人为选定的为研究问题方便的一个整体.在静力学中使用整体时选定的整体就是一个系统.2.状态参量(1)气体的状态:气体的各种性质的总和称为气体的状态.对于气体,它有各种性质,如几何性质、力学性质、热学性质等.这些性质的总和决定了气体所处的状态.(2)气体的状态参量:描述气体性质的物理量叫做气体的状态参量.气体的某一方面的性质就要用与此相应的物理量来描述.气体的热学性质用温度来描述,几何性质用体积来描述,力学性质用压强来描述.气体的温度、体积、压强是描述气体性质的三个状态参量.3.平衡态(1)定义:对于一个不受外界影响的系统,无论其初始状态如何,经过足够长的时间后,必将达到一个宏观性质不再随时间变化的稳定状态,这种状态叫平衡态.(2)特征:系统的所有性质都不随时间变化.二、热平衡与温度1.热平衡在与外界影响隔绝的条件下,使两个热力学系统互相接触,经过足够长的时间,将会达到这样的状态:系统的宏观性质不再发生变化,我们就说彼此达到了热平衡.如果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.学法一得这里关于热平衡的定义是从两个层面进行的,一是原来两个系统不是热平衡,接触后最终达到热平衡,一是原来两个系统已经处于热平衡,再接触,两个系统不发生变化. 误区警示初学者往往认为只有在两个系统接触时才会有热平衡.实际上接触只是可以“检验”两个系统是否处于热平衡而已.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.定律中所说的热力学系统是指由大量分子、原子组成的物体或物体系.它为建立温度概念提供了实验基础.这个定律反映出:处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征,这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数,这个状态函数被定义为温度,而温度相等是热平衡之必要条件.因此,温度这一基本物理量实质是反映了系统的某种性质.深化升华温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量.反之,达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度.联想发散温度是物体冷热的标志.两个温度不同的物体间会发生热传递,直到两温度相等时为止,这也是一种热平衡.三、温度计与温标1.温标(1)定义:定量描述温度的一套方法叫温标.(2)确定一个温标的基本程序: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温度计.确定了测温物质和这种物质用以测温的某种性质以后,还要确定温度的零点和分度的方法.联想发散凡是物质的特性(如体积、电阻等)与温度的变化是线性关系的就可以选定为测温物质.2.热力学温度(1)定义:热力学温标表示的温度,叫热力学温度.(2)单位:开尔文,简称开,符号K.3.摄氏温标与热力学温标的关系摄氏温标由热力学温标导出,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=t+273.15 K.辨析比较(1)用热力学温标表示的温度和摄氏温标表示的温度,虽然起点不同,但表示温度的间隔是相同的,即ΔT=Δt;(2)摄氏温标的1 ℃的分格与绝对温标的1 K的分格是等价的,摄氏温度升高10 ℃与热力学温度升高10K是一回事,而不能说升高了283 K.典题·热题知识点一热平衡与温度例1 “在测定某金属块的比热容时,先把质量已知的金属块放在沸水中加热.经过一段时间后把它迅速放进质量、温度均已知的水中,并用温度计测量水的温度.根据实验数据就可以计算出金属块的比热容.”以上叙述中,哪个地方涉及到了“平衡态”和“热平衡”的概念?解析:金属块在沸水中加热一段时间后,二者就达到了“热平衡”,此时的沸水和金属块就处于“平衡态”;将金属块放入质量、温度已知的水之前,金属块和水处于各自的“平衡态”,当放入金属块后水温不再上升时,金属块和水处于“热平衡”,此时温度计的读数就是水和金属块的共同温度.方法归纳平衡态是针对一个系统所处的状态,该状态下系统的所有状态参量(如温度、压强等)不再发生变化;热平衡是两个系统达到了相同的温度,温度是判断两系统是否达到热平衡的唯一参量.知识点二温度计与温标例2 关于热力学温度,下列说法中正确的是()A.-33 ℃=240 KB.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 KC.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273 K+t解析: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:-33 ℃=240 K,A正确,同时B正确.D中初态热力学温度为273 K+t,末态为273 K+2t,温度变化t K,故D 错.对于摄氏温度可取负值的范围为0—-273 K,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C错.答案:AB方法归纳熟练应用T=t+273 K是解决有关摄氏温度与热力学温度换算的基础.例3 已知某物理量x与热力学温度T成正比,请把这个关系式用等式写出来.现在用摄氏温度t表示这个温度,这个关系式该怎样写?解析:由题意可知:x∝T,设其比例系数为k,则x与T的关系式可写作x=kT;由T=273+t可知,如用摄氏温度t 表示,则x=k(t+273),其中k 为比例系数.答案:x=kT ;x=k(t+273)方法归纳 由比值式变成等式在前面的公式推导中如牛顿第二定律公式F=ma 、万有引力公式F=221Rm Gm 得到了广泛应用,自己可积累这方面的材料. 例4 图7-4-1甲表示某金属丝的电阻R 随摄氏温度t 变化的情况.把这段金属丝与电池、电流表串联起来(7-4-1乙),用这段金属丝做温度探头,把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度,于是就得到一个最简单的电阻温度计.请判断:如果电池的电动势和内电阻都是不变的,电流表上代表t 1、t 2的两点,哪个应该标在电流比较大的温度上?图7-4-1解析:根据焦耳定律和闭合电路欧姆定律I=rR E 可知:电流通过导体,电阻发热,温度升高,阻值增大,电流变小,故t 1应标在电流较大的温度上.答案:t 1方法归纳 阅读文字说明,恰当选用公式分析是解题关键.问题·探究实验论证探究问题 请利用生活中的一些材料,制作一只简易温度计.探究过程:实验原理:利用煤油的热胀冷缩实验器材:一支细玻璃管,煤油(加点红墨水),冰块,烧杯,酒精灯,铁架台 实验过程:(1)现在一个烧杯中放入水和冰块,形成冰水混合物;(2)在细玻璃管中装上一定量的煤油;(3)将此玻璃管,插入冰水混合物的烧杯,过两三分钟,记下此时煤油柱液面所在的位置1;(4)将烧杯放到铁架台上加热直至沸腾,过两三分钟,记下此时煤油柱液面所在的位置2;(5)取下玻璃管,在1、2位置间均匀地画上一百个刻度.探究结论:基本上能制成一个温度计,但不够精确.实验论证探究问题 用实验验证热力学第零定律是否正确.探究过程:实验原理:两个系统与同一个系统发生热传递,然后离开这个系统,看这两个系统是否处于热平衡.实验器材:实验器材:三个具有导热器壁的气缸,温度计.实验过程:(1)如图7-4-2甲所示,将A 、B 的导热壁和C 的导热壁相接;图7-4-2(2)过段时间等系统达到热平衡后将C移去,再将A、B的两个导热壁相接触,如图7-4-2乙所示;(3)观察A、B中温度计示数的变化情况并记录数据.探究结论:通过实验发现A、B中的温度计读数基本不变,故可得出热力学第零定律是正确的.。

高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标课件新人教版选修3_3

高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标课件新人教版选修3_3
【答案】 AB
名师点拨
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。
第4节 温度和温标
[学习目标]
1.知道系统、系统的状态参量及平衡态。
2.知道热平衡定律及两个达到热平衡的系 统的温度的关系。
3.掌握热力学温度与摄氏温度的关系,知 道什么是温标,了解不同温度计的不同测温原 理。会使用常用温度计。
基础落实·新知探究
一、状态参量与平衡态 1.热力学系统和外界 (1)热力学系统:在热学中,把某个范围内大__量__分__子_ 组成的研究对象叫作热力学系统,简称系统。 (2)外界:系统之外与系统发生_相__互__作__用__的其他物 体统称为外界。 2.状态参量:描述系统热学性质的物理量,在热 学中常用的状态参量有体积V、___压__强__p、____温__度__T等。
(2)热力学温标:现代科学中常用的表示温 度的方法,热力学温标也叫“绝对温标”。
(3)摄氏温度与热力学温度
摄氏温 摄氏温标表示的温度,用符号__t 表示,单位 度 是__摄__氏__度__,符号为℃
热力学 热力学温标表示的温度,用符号_T_表示,单 温度 位是_开__尔__文__(_开__),符号为K
(2)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,两个物体相互处于 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,这样的定义更具有科学性。
2.对温标的理解

高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标讲义含解析新人教版选修3_320190412124

高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标讲义含解析新人教版选修3_320190412124

第4节温度和温标1.平衡态:在没有外界影响的情况下,经过足够长的时间后,系统内各部分的状态参量都不再变化的状态。

2.热平衡:两个相互接触的系统,经过一段时间以后状态参量不再发生变化,这说明两个系统对传热来说已经达到了平衡。

3.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。

一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

4.摄氏温度t与热力学温度T的关系:T=t+273.15 K。

一、状态参量与平衡态1.热力学系统通常把由大量分子组成的研究对象称为热力学系统。

2.外界指系统之外与系统发生相互作用的其他物体的统称。

3.状态参量描述系统性质的物理量,常用的物理量有几何参量体积V、力学参量压强p、热学参量温度T。

4.平衡态系统在没有外界影响的情况下,经过足够长的时间,各部分的状态参量达到稳定的状态。

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不再变化。

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。

3.热平衡的性质:一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

4.温度:表征互为热平衡系统的共同热学性质的物理量。

三、温度计与温标1.常见温度计的测温原理2.温标(1)摄氏温标一种常用的表示温度的方法,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,每份算做1 ℃。

(2)热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法,规定摄氏温度的-273.15_℃为零值,它的一度等于摄氏温度的一度。

(3)摄氏温度与热力学温度①摄氏温度:摄氏温标表示的温度,用符号t表示,单位摄氏度,符号为℃。

②热力学温度:热力学温标表示的温度,用符号T表示,单位开尔文,简称开,符号为K。

③换算关系:T=t+273.15_K。

1.自主思考——判一判(1)平衡态是一种理想状态。

(√)(2)处于热平衡的两个系统具有相同的热量。

高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标问题导学案

高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标问题导学案

第4节温度和温标课堂合作探讨问题导学一、平衡态与热平衡活动与探讨11.表示系统状态的各物理量中温度不断发生转变就说物体处于平衡态,对吗?2.“在测定某金属块的比热容时,先把质量已知的金属块放在滚水中加热。

通过一段时刻后把它迅速放进质量、温度均已知的水中,并用温度计测量水的温度。

按如实验数据就可以够计算出金属块的比热容。

”以上叙述中,哪个地方涉及了“平衡态”和“热平衡”的概念?迁移与应用1关于平衡态和热平衡,下列说法中正确的是()A.只要温度不变且处处相等,系统就必然处于平衡态B.两个系统在接触时它们的状态不发生转变,说明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必然相等1.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断地做无规则运动,只是分子运动的平均效果不随时刻转变,表现为系统的宏观性质不随时刻转变,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状态。

(2)平衡态是一种理想情形,因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。

系统处于平衡态时,仍可能发生偏离平衡态的微小转变。

(3)两个系统达到热平衡后再把它们分开,若是分开后它们都不受外界影响,再把它们从头接触,它们的状态不会发生新的转变。

因此,热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。

因此能够说,只要两个系统在接触时它们的状态不发生转变,咱们就说这两个系统原来是处于热平衡的。

2.热平衡定律的意义热平衡定律又叫热力学第零定律,为温度的测量提供了理论依据,因为处于热平衡的物体具有相同的温度,所以比较各物体时,不需要将各个物体直接接触,只需将作为标准的温度计别离与各物体接触,即可比较温度的高低。

二、温度计与温标活动与探讨21.将一壶冷水(0 ℃)烧开(100 ℃),用摄氏温标和热力学温标别离表示水始末的温度及温度转变有何不同?2.现实生活中有形形色色的温度计,例如工业上粗略测量用的温度计,最高能够测量到500 ℃,乃至高达3 000 ℃的高温,最低能够测到-120 ℃,最精准的温度计能够精准到10-4℃。

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把两种不同的金属焊接在一起,给焊点这边加热,另外两端就会产生电动势,电动势的大小与温度差正相关,因此,可以制成热电偶温度计。
文中图片来自网络。
由于这个温度没有负值,所以曾经称为绝对温度。也就是制冷,无论如何也不能低于这个温度,这个说法来源于热力学第三定律。
好了,有了温度的定义和计量单位,我们就可以对温度进行测量了,测量温度的仪器称为温度计。
首先,制成温度计的是我们前面的老朋友伽利略,这个人不间单,不仅把力与运动的关系搞清楚了,又对自由落体有革命性的突破,还发明了人类的第一个望远镜和温度计,这两样东西我们现在还在使用,如果他当年有专利的话,这老家伙是否称为世界首富?
如果两个温度不同的系统接触,彼此之间会产生热传递,热量从温度高的系统向温度低的系统传递,这时,高温系统温度下降,低温系统温度升高,当温度不再变化时,热传递不再发生,此时,两个系统达到了热平衡。如果将两个物体分开,只要不与其它系统发生热量交换,则两个物体再度接触,仍然处于热平衡。如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。这一结论称做“热力学第零定律”。
根据这个定律,如果系统处于热平衡,则说明有一个相同的物理量,这个物理量就是温度。试想,两个系统温度相同,就不会有热传递发生,而同时与第三个系统温度相同的系统一定温度相同。
既然提到了温度,我们就要给温度定义一个单位,容易进行描述。我们最熟悉的是摄氏度,符号℃,是以水的熔点为0℃,沸点为100℃,然后将这中间根据热量变化均匀的分为100份,目前这个温度我们已经习惯,国家规定为可以使用的非国际单位制单位。还有一个为华氏度,符号℉,华氏度(°F)是温度的一种度量单位,以其发明者德国人华伦海特(Gabriel D. Fahrenheit,1681—1736)命名的。1714年他发现液体金属水银比酒精更适宜制造温度计,以水银为测温介质,发明了玻璃水银温度计,选取氯化铵和水的混合物的凝固温度为温度计的零度,人体温度为温度计的100度,把水银温度计从0度到100度按水银的体积膨胀距离分成100份,每一份为1华氏度,记作“1℉”。[1]当大气压为1.01X105Pa(标准大气压)时,水的结冰点是32℉,沸点为212℉。目前使用华氏温度的主要国家有
第4节温度和温标
前面学过,物体是由大量分子组成的,如果有这么一些物体,不论气体、液体或固体,就可以组成一个系统,系统包括的物体为系统内物体,否则为系统外物体。描述系统状态的物理量有很多,如体积,质量,气体的压强,物体的速度等等,在热学中对于气体我们主要用到体积和压强,另外还有温度。以气体为例,如果有两部分气体,其体积、压强和温度都不相同,放在同一个容器中,过一段时间,就会混合在一起,如果没有和外界发生作用,具有相同的状态参量,也就是其体积和温度,这时就是平衡态了。系统在平衡态,各个物理量都不发生变化,比较容易描述,所以,我们主要学习的是平衡态、
这种温度计是利用气体的体积和压强随温度的变化制成的,用有颜色的水作为指示剂。现在我们用的较多的是液体温度计,用红水或蓝水或水银封闭于真空玻璃管中,利用液体的热胀冷缩来测量温度。同样利用气体压强随温度的变化也可做成温度计。
前面学习过金属热电阻和热敏电阻,利用铂和铜等金属的电阻随温度升高而变大,可以用其在一定电压下电流的变化来测量温度,热敏电阻的阻值随温度升高而降低,也可以用来测量温度。
美国、缅甸和利比里亚。
我国采用国际单位制,在国际单位制中,温度是一个基本单位,称为热力学温度,以前也叫绝对温度。其单位是开尔文,用字母K表示,由于开尔文是的换算很简单,每一度的间距是一样的,但是0点不同,是以零下273.15℃为0K,用大写字母T表示,如果用小写字母t表示摄氏度,则有:
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