§7.4 温度和温标
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第七章 分子动理论
第四节 温度和温标
杯子中盛有正在熔化的0℃的冰水 混合物，若将其移至0℃的房间，冰和 水质量各怎样变化?说说其中的道理．
思考：初中阶段学习的热传递方 向是怎样的?若两个接触物体间没有 发生热传递．这两个物体一定具有怎 样的共性?
研究物理问题
一个物体
研究对象
系统
多个物体
研究的问题不同 选取的系统常不同
2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)：
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。
3、温度
两个系统处于热平衡时，它们具有一个 “共同性质”。我们就把表征这一“共同性质” 的物理量定义为温度。
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，它的特征就是“一切达到热 平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度 计能够用来测量温度的基本原理．
2、状态参量 ：
描述系统状态的宏观物理量叫做状态参量．
物理学中，需要研究系统的各种性质，包括 几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等 等．为了描述系统的状态。需要用到一些物理量， 例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力 学性质．用温度描述热学性质等等
对于一个封闭系统，在经过相当长的时 间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变 化、且具有确定的状态
例如：
测定某金 属块的比 热容实验
热学研 究对象
大量分子组 成的物体或 物体系统
热力学 系统
如气体、液 体、固体等
系统以外的物质统称为外界或环境
一、平衡态与状态参量
1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统．
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“隔离” 分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往 往采取“整体”分析的方法．
温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。 (2)符号: T， (3)单位开尔文，简称开，符号为K．
三、温度计与温标
1、温标：定量描述温度的方法叫做温标
温标的建立包含三个要素： ①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温 物质； ②对测温物质的测温特性随温度变化规律的定 量关系作出某种规定；
③确定固定点即温度的零点和分度方法．
0摄氏度是这样规定的：
把冰水混合物的温 度规定为0℃。
0℃
冰水混合物
100摄氏度是这样规定的：
例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，
需要确定下列哪些物理量( BCD )
A．每个气体分子的运动速率 B．压强
C．体积
D．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．显然B、C、D选项正确．
二、热平衡与温度
1、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 触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分 别改变．最后，两个系统的状态参量不再变化， 说明两个系统已经具有了某个“共同性质”， 此时我们说两个系统达到了热平衡．
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．
100℃
把通常情况下，纯水 的沸腾温度规定为 100℃
沸腾的水
■热平衡定律(热力学第零定律)
若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。
■问温题度: 为计了与判温断标两个物体的温度是否相同,可使用温
度温计标.试—根—据温热度平的衡数定值律表说示明法其中的原理. 建立一种温标的三要素： ①选择某种物质（叫做测温物质）的某一随温度 变化的属性（叫做测温属性）来标志温度； ②选定固定点（规定零点）； ③对测温属性随温度的变化关系作出规定（即规 定分水度银的温方度法计）—。—水银的热膨胀 电阻温度计 ——金属电阻随温度变化 气体温度计 ——气体压强随温度变化
一般说来热力学系统，要研究以下几个的性质： ①几何性质 描述系统的大小、形状、体积等。 ②力学性质 描述系统的压强、表面张力等。 ③热学性质 描述系统温度。 ④电磁性质 描述系统在电、磁场作用下的性
质，如电场强度，磁感应强度等。
2、状态参量 ——描写系统状态的物理量
某如：氧一气瓶辆容汽积车为经1过00二L中，门其口内时氧的气速在度温为度1为0m20/so，C 时加的速气度压为1为m5/as2t。m。
若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物 体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与 B的温度相等.
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。
例2、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一 端与100℃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 态是否为热平衡态?为什么?
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。根据 管内水柱高度的变化就可测 出相应的温度。
说明“伽利略温度计”的测 温物质和测温属性。
2、热力学温度． (1)定义：热力学温标表示的温度叫做热力学
——平衡状态，简称平衡态。 特点：
系统的所有性质都不随时间变化
0oC 60oC 2atm 5atm
绝热
3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化 时的状态称之为平衡态．
一个物理学系统，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 状态参量会达到稳定．
热学系统所处的平衡态往往是一种动态的 平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物 质运动的一种特殊形式。
解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与 100℃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பைடு நூலகம்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．
第四节 温度和温标
杯子中盛有正在熔化的0℃的冰水 混合物，若将其移至0℃的房间，冰和 水质量各怎样变化?说说其中的道理．
思考：初中阶段学习的热传递方 向是怎样的?若两个接触物体间没有 发生热传递．这两个物体一定具有怎 样的共性?
研究物理问题
一个物体
研究对象
系统
多个物体
研究的问题不同 选取的系统常不同
2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)：
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。
3、温度
两个系统处于热平衡时，它们具有一个 “共同性质”。我们就把表征这一“共同性质” 的物理量定义为温度。
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，它的特征就是“一切达到热 平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度 计能够用来测量温度的基本原理．
2、状态参量 ：
描述系统状态的宏观物理量叫做状态参量．
物理学中，需要研究系统的各种性质，包括 几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等 等．为了描述系统的状态。需要用到一些物理量， 例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力 学性质．用温度描述热学性质等等
对于一个封闭系统，在经过相当长的时 间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变 化、且具有确定的状态
例如：
测定某金 属块的比 热容实验
热学研 究对象
大量分子组 成的物体或 物体系统
热力学 系统
如气体、液 体、固体等
系统以外的物质统称为外界或环境
一、平衡态与状态参量
1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统．
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“隔离” 分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往 往采取“整体”分析的方法．
温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。 (2)符号: T， (3)单位开尔文，简称开，符号为K．
三、温度计与温标
1、温标：定量描述温度的方法叫做温标
温标的建立包含三个要素： ①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温 物质； ②对测温物质的测温特性随温度变化规律的定 量关系作出某种规定；
③确定固定点即温度的零点和分度方法．
0摄氏度是这样规定的：
把冰水混合物的温 度规定为0℃。
0℃
冰水混合物
100摄氏度是这样规定的：
例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，
需要确定下列哪些物理量( BCD )
A．每个气体分子的运动速率 B．压强
C．体积
D．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．显然B、C、D选项正确．
二、热平衡与温度
1、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 触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分 别改变．最后，两个系统的状态参量不再变化， 说明两个系统已经具有了某个“共同性质”， 此时我们说两个系统达到了热平衡．
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．
100℃
把通常情况下，纯水 的沸腾温度规定为 100℃
沸腾的水
■热平衡定律(热力学第零定律)
若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。
■问温题度: 为计了与判温断标两个物体的温度是否相同,可使用温
度温计标.试—根—据温热度平的衡数定值律表说示明法其中的原理. 建立一种温标的三要素： ①选择某种物质（叫做测温物质）的某一随温度 变化的属性（叫做测温属性）来标志温度； ②选定固定点（规定零点）； ③对测温属性随温度的变化关系作出规定（即规 定分水度银的温方度法计）—。—水银的热膨胀 电阻温度计 ——金属电阻随温度变化 气体温度计 ——气体压强随温度变化
一般说来热力学系统，要研究以下几个的性质： ①几何性质 描述系统的大小、形状、体积等。 ②力学性质 描述系统的压强、表面张力等。 ③热学性质 描述系统温度。 ④电磁性质 描述系统在电、磁场作用下的性
质，如电场强度，磁感应强度等。
2、状态参量 ——描写系统状态的物理量
某如：氧一气瓶辆容汽积车为经1过00二L中，门其口内时氧的气速在度温为度1为0m20/so，C 时加的速气度压为1为m5/as2t。m。
若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物 体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与 B的温度相等.
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。
例2、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一 端与100℃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 态是否为热平衡态?为什么?
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。根据 管内水柱高度的变化就可测 出相应的温度。
说明“伽利略温度计”的测 温物质和测温属性。
2、热力学温度． (1)定义：热力学温标表示的温度叫做热力学
——平衡状态，简称平衡态。 特点：
系统的所有性质都不随时间变化
0oC 60oC 2atm 5atm
绝热
3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化 时的状态称之为平衡态．
一个物理学系统，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 状态参量会达到稳定．
热学系统所处的平衡态往往是一种动态的 平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物 质运动的一种特殊形式。
解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与 100℃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பைடு நூலகம்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．