新教材 人教版高中物理选择性必修第三册 第二章 气体、固体和液体(知识点详解及配套习题)

第二章气体、固体和液体

1. 温度和温标 ...................................................................................................................... - 1 -

2. 气体的等温变化............................................................................................................. - 11 -

3. 气体的等压变化和等容变化......................................................................................... - 20 -

4. 固体 ................................................................................................................................ - 37 -

5. 液体 ................................................................................................................................ - 45 -

章末复习提高...................................................................................................................... - 54 -

1. 温度和温标

一、状态参量与平衡态

1．热力学系统：由大量分子组成的系统。

2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体。

3．状态参量：为确定系统的状态所需要的一些量，如：体积、压强、温度等。

4．平衡态：无外界影响，状态参量稳定的状态。

说明：平衡态是状态参量，不是过程量，处于平衡态的系统，状态参量在较长时间内不发生变化。

二、热平衡与温度

1．热平衡：如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量不再变化了，即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：处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”，即温度。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。

三、温度计与温标

1．温度计

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

定量描述温度的方法。

(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 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成100等份，每一份算作

1 ℃。

(2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温度。

(3)摄氏温度与热力学温度：

摄氏温度摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位是摄氏度，符号为℃

热力学温度热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K 换算关系T＝t＋273.15 K

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)当系统处于平衡态时，系统的温度、压强、体积等都不随时间变化。(√)

(2)平衡态是一种理想情况。(√)

(3)温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量。(√)

(4)处于热平衡状态的系统内的分子仍在不停地做无规则运动，热平衡是一种动态平衡。(√) 2．(多选)下列物体中处于非平衡态的是()

A．冰水混合物处在1 ℃的环境中

B．将一铝块放入沸水中加热较长的时间

C．冬天刚打开空调的教室内的气体

D．用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间

AC[冰水混合物在1 ℃的环境中要吸收热量，温度升高，不是平衡态，A正确；当铝块放在沸水中足够长的时间，铝块各部分的温度与沸水的温度相同，达到平衡态，B错误；同理可知D错误；冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不同，不是平衡态，C正确。]

3．(多选)两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，

下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法，正确的是()

A．不能

B．可能

C．要看它们后来的温度是否相同

D．取决于其他状态参量是否相同

BC[只要两个系统的温度相同，两个系统就处于热平衡状态，而与其他参量是否相同无关，故B、C正确。]

状态参量与平衡态如图，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？

提示：鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间其温度、压强、体积都不再变化，是平衡状态。

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状态。

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。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。

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。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。

【例1】(多选)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，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变

B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达