2020最新高中物理 第七章 分子动理论 课时4 温度和温标学案 新人教版必备3-3

学案4 温度和温标

[目标定位] 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

[问题设计]

在力学中，为了确定物体机械运动的状态，我们使用了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？

答案体积、压强和温度.

[要点提炼]

1.热力学系统：由大量分子组成的一个研究对象.

2.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.

3.对平衡态的理解

(1)在没有外界影响的情况下，系统内的各部分的状态参量达到稳定，即达到平衡态.

(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.

[延伸思考] 处于平衡态的系统，其内部分子是否停止了运动？

答案不是.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，表现为系统的宏观性质不随时间变化.

二、热平衡与温度

[问题设计]

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 °C左右时，为什么不再上升？当把它立即放入40 °C的水中时，你又看到什么现象？

答案体温计与人体温度相同时，不再上升；又会上升.

[要点提炼]

1.热平衡：两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将改变.但是经过一段时间以后，状态参量就不再变化了，这说明两个系统对于传热来说已经达到了平衡，这种平衡叫做热平衡.

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，这个结论称为热平衡定律.

3.理解热平衡的两个层面

(1)原来两个系统不是热平衡，接触后最终达到热平衡.

(2)原来两个系统处于热平衡，再接触，两个系统它们的状态不发生变化.

4.热平衡与温度

(1)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.

三、温度计与温标

[问题设计]

如图1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？

图1

答案由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，则细管内的水柱越低. [要点提炼]

1.几种温度计的测量原理

(1)水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质来测量温度的.

(2)金属电阻温度计是根据金属的电阻随温度的变化来测量温度的.

(3)气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的.

(4)热电偶温度计是根据不同导体因温差产生的电动势的大小来测量温度的.

2.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.

(4)注意：摄氏温标的1 ℃的分格与热力学温标1 K的分格是等价的，故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，但表示温度的温度差是相同的，即ΔT＝Δt. [延伸思考] “1 K＝1 ℃”对吗？

答案在表示温度差时“1 K＝1 ℃”是正确的，即ΔT＝Δt.但在表示温度高低时却不正确.

一、状态参量与平衡态

例1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

D.两物体发生热传递时，它们组成的系统处于平衡状态

解析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.经过足够长的时间，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B项正确，A、C项错误；处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态，故D项错误.

答案 B

二、热平衡与温度

例2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状态

B.标准状况下，冰水混合物与0 °C的水未达到热平衡

C.量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度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

解析两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，所以A、C、D对，B错.

答案ACD

三、温度计与温标

例3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

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 °C，在热力学温标中温度升高276.15 K

D.热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等

解析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