高中物理 第七章 分子動理論 課時4 溫度和溫標課件 新人教版選修33.ppt

第七章 分子動理論 目標定位 1 知道平衡態(tài)及系統(tǒng)的狀態(tài)參量 2 明確溫度的概念 知道熱平衡定律及其與溫度的關系 3 了解溫度計的原理 知道熱力學溫度與攝氏溫度的換算關系 學案4溫度和溫標 知識探究 自我檢測 一 狀態(tài)參量與平衡態(tài) 在力學中 為了確定物體機械運動的狀態(tài) 我們使用了位移和速度這兩個物理量 在熱學中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài) 需要哪些物理量呢 答案體積 壓強和溫度 問題設計 知識探究 1 熱力學系統(tǒng) 由大量分子組成的一個研究對象 2 熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)參量 1 體積v 系統(tǒng)的幾何參量 它可以確定系統(tǒng)的 2 壓強p 系統(tǒng)的力學參量 它可以描述系統(tǒng)的性質 3 溫度t 系統(tǒng)的熱學參量 它可以確定系統(tǒng)的程度 空間范圍 力學 要點提煉 冷熱 3 對平衡態(tài)的理解 1 在沒有外界影響的情況下 系統(tǒng)內的各部分的狀態(tài)參量達到 即達到平衡態(tài) 2 平衡態(tài)是一種理想情況 因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的 穩(wěn)定 延伸思考 處于平衡態(tài)的系統(tǒng) 其內部分子是否停止了運動 答案不是 熱力學的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡 組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動 只是分子運動的平均效果不隨時間變化 表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質不隨時間變化 二 熱平衡與溫度 用手心握住體溫計玻璃泡 觀察到體溫計的示數(shù)逐漸上升 當上升到36 c左右時 為什么不再上升 當把它立即放入40 c的水中時 你又看到什么現(xiàn)象 答案體溫計與人體溫度相同時 不再上升 又會上升 問題設計 1 熱平衡 兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱 它們的狀態(tài)參量將改變 但是經(jīng)過一段時間以后 狀態(tài)參量就 這說明兩個系統(tǒng)對于傳熱來說已經(jīng)達到了平衡 這種平衡叫做熱平衡 2 熱平衡定律 如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡 那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于 這個結論稱為熱平衡定律 不再變化了 要點提煉 熱平衡 3 理解熱平衡的兩個層面 1 原來兩個系統(tǒng)不是熱平衡 接觸后最終達到熱平衡 2 原來兩個系統(tǒng)處于熱平衡 再接觸 兩個系統(tǒng)它們的狀態(tài) 不發(fā)生變化 4 熱平衡與溫度 1 一切達到熱平衡的物體都具有相同的 2 溫度計的測溫原理若物體與a處于熱平衡 它同時也與b處于熱平衡 則a的溫度b的溫度 這就是溫度計用來測量溫度的基本原理 溫度 等于 三 溫度計與溫標 如圖1所示 伽利略溫度計是利用玻璃管內封閉的氣體作為測量物質制成的 當外界溫度越高時 細管內的水柱越高嗎 問題設計 圖1 答案由熱脹冷縮可知 當外界溫度越高時 氣體膨脹越厲害 則細管內的水柱越低 1 幾種溫度計的測量原理 1 水銀溫度計是根據(jù)水銀的性質來測量溫度的 2 金屬電阻溫度計是根據(jù)金屬的電阻隨的變化來測量溫度的 3 氣體溫度計是根據(jù)氣體壓強與溫度的關系來測量溫度的 4 熱電偶溫度計是根據(jù)不同導體因溫差產(chǎn)生的來測量溫度的 熱脹冷縮 要點提煉 溫度 電動勢的大小 2 溫標要素第一 選擇某種具有測溫屬性的 第二 了解測溫物質隨變化的函數(shù)關系 第三 確定溫度零點和分度的方法 3 熱力學溫度t與攝氏溫度t 1 攝氏溫標 一種常用的表示溫度的方法 規(guī)定標準大氣壓下冰的熔點為 水的沸點為 在0 和100 之間均勻分成等份 每份算做1 測溫物質 溫度 0 100 100 2 熱力學溫標 現(xiàn)代科學中常用的表示溫度的方法 熱力學溫標也叫 熱力學溫標表示的溫度叫 用符號表示 單位是 符號為 3 攝氏溫度與熱力學溫度的關系為t 4 注意 攝氏溫標的1 的分格與熱力學溫標1k的分格是等價的 故用熱力學溫標表示的溫度和攝氏溫標表示的溫度 雖然起點不同 但表示溫度的溫度差是相同的 即 t t 絕對溫標 t 273 15k 熱力學溫度 t 開爾文 k 1k 1 對嗎 答案在表示溫度差時 1k 1 是正確的 即 t t 但在表示溫度高低時卻不正確 延伸思考 典例精析 一 狀態(tài)參量與平衡態(tài) 例1下列說法中正確的是 a 狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量 系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)時各部分的參量不發(fā)生變化b 當系統(tǒng)不受外界影響 且經(jīng)過足夠長的時間 其內部各部分狀態(tài)參量將會相同c 只有處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量d 兩物體發(fā)生熱傳遞時 它們組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 解析處于非平衡狀態(tài)的系統(tǒng)也有狀態(tài)參量 而且參量會發(fā)生變化 經(jīng)過足夠長的時間 系統(tǒng)若不受外界影響就會達到平衡狀態(tài) 各部分狀態(tài)參量將會相同 故b項正確 a c項錯誤 處于熱傳遞過程中的兩系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài) 故d項錯誤 答案b 二 熱平衡與溫度 例2關于熱平衡 下列說法正確的是 a 系統(tǒng)甲與系統(tǒng)乙達到熱平衡就是它們的溫度達到相同的狀態(tài)b 標準狀況下 冰水混合物與0 c的水未達到熱平衡c 量體溫時溫度計需和身體接觸十分鐘左右是為了讓溫度計跟身體達到熱平衡d 冷熱程度相同的兩系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài) 解析兩系統(tǒng)達到熱平衡時的標志是它們的溫度相同 或者說它們的冷熱程度相同 所以a c d對 b錯 答案acd 三 溫度計與溫標 例3關于溫度與溫標 下列說法正確的是 a 溫度與溫標是一回事 所以熱力學溫標也稱為熱力學溫度b 攝氏溫度與熱力學溫度都可以取負值c 攝氏溫度升高3 c 在熱力學溫標中溫度升高276 15kd 熱力學溫度每一度的大小與攝氏溫度每一度的大小相等 解析溫標是溫度數(shù)值的表示方法 所以溫度與溫標是不同的概念 用熱力學溫標表示的溫度稱為熱力學溫度 選項a錯 攝氏溫度可以取負值 但是熱力學溫度不能取負值 因為熱力學溫度的零點是低溫的極限 故選項b錯 攝氏溫度的每一度與熱力學溫度的每一度的大小相等 選項d正確 攝氏溫度升高3 c 也就是熱力學溫度升高了3k 故選項c錯 答案d 針對訓練 1 水的沸點是 k 2 絕對零度是 k 3 某人體溫是36 5 也可以說體溫為k 此人體溫升高1 5 也可以說體溫升高k 100 373 273 15 0 309 5 1 5 自我檢測 1 狀態(tài)參量與平衡態(tài) 下列狀態(tài)中處于平衡態(tài)的是 a 將一金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間b 冰水混合物處在0 c環(huán)境中c 突然被壓縮的氣體d 開空調2分鐘內教室中的氣體 1 2 3 4 解析系統(tǒng)處于平衡態(tài)時 其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變 金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間 冰水混合物在0 c環(huán)境中 其溫度 壓強 體積都不再變化 是平衡態(tài) 故a b對 突然被壓縮的氣體溫度升高 壓強變大 故其不是平衡態(tài) c錯 開空調2分鐘內教室中的氣體溫度 體積均要變化 故其不是平衡態(tài) d錯 答案ab 1 2 3 4 2 熱平衡與溫度 下列說法正確的是 a 兩個系統(tǒng)處于熱平衡時 它們一定具有相同的熱量b 如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡 那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡c 溫度是決定兩個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量d 熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理 1 2 3 4 解析處于熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量 溫度 故a項錯誤 c項正確 由熱平衡定律可知 若物體與a處于熱平衡 它同時也與b達到熱平衡 則a的溫度便等于b的溫度 這也是溫度計用來測量溫度的基本原理 故b d兩項也正確 故正確答案為b c d 答案bcd 1 2 3 4 3 溫度計與溫標 嚴冬 湖面上結了厚厚的冰 但冰下魚兒仍在游動 為了測出冰下水的溫度 徐強同學在冰上打了一個洞 拿來一支實驗室溫度計 用下列四種方法測水溫 正確的做法是 a 用線將溫度計拴牢從洞中放入水里 待較長時間后從水中提出 讀出示數(shù) 1 2 3 4 b 取一空的塑料飲水瓶 將溫度計懸吊在瓶中 再將瓶拴住從洞中放入水里 水灌滿瓶后待較長時間 然后將瓶提出 立即讀出溫度計的示數(shù)c 若溫度計顯示的示數(shù)為攝氏溫度4 即熱力學溫度4kd 若溫度計顯示的示數(shù)為攝氏溫度4 即熱力學溫度277 15k 1 2 3 4 解析要測量冰下水的溫度 必須使溫度計與冰下的水達到熱平衡時 再讀出溫度計的示數(shù) 可隔著冰又沒法直接讀數(shù) 把溫度計取出來 顯示的又不是原熱平衡狀態(tài)下的溫度 所以選項a錯誤 b正確 t t 273 15k 277 15k 選項c錯誤 d正確 答案bd 1 2 3 4 1 2 3 4 4 溫度計與溫標 下列有關溫度的說法正確的是 a 用攝氏溫標和熱力學溫標表示溫度是兩種不同的表示方法b 用兩種溫標表示同一溫度的變化時 兩者的數(shù)值相等c