人教版選修33 溫度和溫標(biāo) 第1課時(shí) 學(xué)案.doc

4.溫度和溫標(biāo)1、 必背知識(shí)點(diǎn)要點(diǎn)一、溫度、溫標(biāo) 1平衡態(tài)與狀態(tài)參量 （1）系統(tǒng)（system）：系統(tǒng)是研究對(duì)象的整體 （2）狀態(tài)參量（state parameter）描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫系統(tǒng)的狀態(tài)參量。 注意：物理學(xué)中描述物體狀態(tài)的常用參量為體積、壓強(qiáng)、溫度，通常用體積描述它的幾何性質(zhì)，用壓強(qiáng)描述其力學(xué)性質(zhì)，用溫度描述其熱學(xué)性質(zhì) （3）平衡態(tài)（equilibrium state） 對(duì)于一個(gè)不受外界影響的系統(tǒng)，無論其初始狀態(tài)如何，經(jīng)過足夠長的時(shí)間后，必將達(dá)到一個(gè)宏觀性質(zhì)不再隨時(shí)間變化的穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)叫平衡態(tài) 2熱平衡與溫度 （1）熱平衡（thermal equilibrium） 兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸，它們之間沒有隔熱材料，或通過導(dǎo)熱性能好的材料接觸，這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化，此時(shí)的狀態(tài)叫熱平衡狀態(tài)，我們說兩系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡 （2）熱平衡定律（law of thermal equilibrium） 如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律 （3）溫度（temperature） 達(dá)到了熱平衡的系統(tǒng)具有“共同性質(zhì)”，我們用溫度來表征這個(gè)“共同性質(zhì)”也可理解為物體的冷熱程度 溫度是物體內(nèi)所有鏟子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志 溫度是物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志 （4）對(duì)溫度的理解應(yīng)注意 宏觀上，表示物體的冷熱程度 微觀上，反映分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度，溫度是分子平均動(dòng)能大小的標(biāo)志 平均動(dòng)能大，在宏觀上表現(xiàn)為物體的溫度高物體溫度的高低，是物體全部分子的平均動(dòng)能大小的標(biāo)志溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計(jì)意義的，對(duì)于個(gè)別分子來說，溫度是沒有意義的 同一溫度下，不同物質(zhì)的分子平均動(dòng)能都相同，但是由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不盡相同，所以分子運(yùn)動(dòng)的平均速度大小不相同 一切達(dá)到熱平衡的物體都具有相同的溫度 若物體與處于熱平衡，它同時(shí)也與達(dá)到熱平衡，則的溫度便等于的溫度，這就是溫度計(jì)用來測量溫度的基本原理 3溫度計(jì)與溫標(biāo) （1）溫度計(jì)的測溫原理 水銀溫度計(jì)是根據(jù)水銀的熱脹冷縮的性質(zhì)來測量溫度的 金屬電阻溫度計(jì)是根據(jù)金屬的電阻隨溫度的變化來測量溫度的 氣體溫度計(jì)是根據(jù)氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系來測量溫度的 電偶溫度計(jì)是根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生的電動(dòng)勢大小來測量溫度的 （2）溫標(biāo)（thermometric scale） 攝氏溫標(biāo) 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度為零度，沸水的溫度為度，在和之間分成等份，每一等份就是，這種表示溫度的方法就是攝氏溫標(biāo)，表示的溫度叫攝氏溫度（） 熱力學(xué)溫標(biāo)（thermodynamic temperature） 規(guī)定攝氏溫度的為零值，它的一度也等于攝氏溫度的一度，這種表示溫度的方法就是開爾文溫標(biāo)，也叫熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫熱力學(xué)溫度（），單位為開爾文，簡稱開（）熱力學(xué)溫標(biāo)的零度（）是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到 （3）溫度的兩種數(shù)值表示法：攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)提出者攝氏薩斯和施勒默爾提出的英國物理學(xué)家開爾文提出的零度的規(guī)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號(hào)單位名稱攝氏度開爾文單位符號(hào)關(guān)系粗略表示： 4熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系 （1）公式：，一般地 （2）公式的意義 熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的大小間滿足關(guān)系，此公式有以下幾方面的意義 水的三相點(diǎn)為，而冰的熔點(diǎn)為，所以是在水的三相點(diǎn)之下或，即有關(guān)系式而不是 每一開爾文與每一攝氏度的大小相等設(shè)某物體的攝氏溫度由變到，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度分別為則有 ， ，則 上式的物理意義在于：用攝氏度表示的溫差等于用開爾文表示的溫差，即每一開爾文的大小與每一攝氏度的大小是相等的二、題型歸納 例1關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)的正確說法是（ ） a熱力學(xué)溫標(biāo)是一種更為科學(xué)的溫標(biāo) b熱力學(xué)溫標(biāo)的零度為，叫絕對(duì)零度 c氣體溫度趨近于絕對(duì)零度時(shí)其體積為零 d在絕對(duì)零度附近氣體已液化，所以它的壓強(qiáng)不會(huì)為零 【思路點(diǎn)撥】結(jié)合實(shí)際深刻理解熱力學(xué)溫標(biāo)的物理意義?！敬鸢浮縜、b、d【解析】本題考查熱力學(xué)溫標(biāo)的性質(zhì) 熱力學(xué)溫標(biāo)在科學(xué)計(jì)算中特別體現(xiàn)在熱力學(xué)方程中，使方程更簡單，更科學(xué)，故a對(duì)；b是熱力學(xué)溫標(biāo)的常識(shí)，正確；氣體趨近于絕對(duì)零度時(shí)，已液化，但有體積，故其壓強(qiáng)不為零，c錯(cuò)，d對(duì)【總結(jié)升華】 熱力學(xué)溫標(biāo)中的絕對(duì)零度是低溫極限，在接近時(shí)所有物體都被液化或凝固舉一反三:【變式】下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是（ ） a b溫度變化，也就是溫度變化 c攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值 d溫度由升至，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了 【答案】a、b【解析】本題主要考查熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系：由此可知：，a正確，同時(shí)b正確；d中初態(tài)熱力學(xué)溫度為，末態(tài)為，溫度變化，故d錯(cuò)；對(duì)于攝氏溫度可取負(fù)值的范圍為，因絕對(duì)零度達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值，故c錯(cuò) 例2已知某物理量與熱力學(xué)溫度成正比，請(qǐng)把這個(gè)關(guān)系式用等式寫出來，用攝氏溫度表示這個(gè)溫度，這個(gè)關(guān)系式該怎樣寫？ 【答案】見解析【解析】由題意可知：，設(shè)其比例系數(shù)為，則與關(guān)系式可寫作；由可知，如用攝氏溫度表示，則。其中為比例系數(shù) 【總結(jié)升華】由比值式變成等式在前面的公式推導(dǎo)中如牛頓第二定律公式、萬有引力公式、自感電動(dòng)勢公式得到了廣泛應(yīng)用，自己可收集這方面的材料 舉一反三:【變式】列說法中正確的是（ ）a 33.15c=240k b溫度變化，也就是溫度變化 c攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的零度是相同的 d溫度由tc升到2tc時(shí)，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度由tk升至2tk【答案】a、b【解析】熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是，所以 33.15c=240k，a正確；攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的差別為所選的零值的起點(diǎn)不同，單位不同，但每一度表示的冷熱差別是相同的，攝氏溫度的每和熱力學(xué)是溫度的每1k的大小相同，故b正確；熱力學(xué)溫度的零度是273.15c，叫做絕對(duì)零度，故c錯(cuò)誤；溫度由tc升到2tc時(shí)，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度由tk升至(t+)tk，d錯(cuò)誤故選ab 例3小麗測量燒杯中熱水的溫度時(shí)，將熱水倒入另一燒杯中很少一部分，然后如圖中那樣去測量和讀數(shù)，她這樣做被小寧發(fā)現(xiàn)了，小寧指出她的錯(cuò)誤如下，你認(rèn)為小寧找得對(duì)嗎？ a不應(yīng)倒入另一燒杯中，這會(huì)使溫度降低 b水倒的太少，溫度計(jì)玻璃泡不能完全浸沒 c讀數(shù)時(shí)，視線應(yīng)該與刻度線相平，而不應(yīng)斜視 d應(yīng)該將溫度計(jì)取出讀數(shù)，而不應(yīng)該放在水里讀 【思路點(diǎn)撥】嚴(yán)格把握正確使用溫度計(jì)的方法?！敬鸢浮縜、b、c對(duì)。d錯(cuò)【解析】題中將少量水倒入另一燒杯，此過程有兩處錯(cuò)誤：其一，少量水不能使溫度計(jì)玻璃泡完全浸沒，達(dá)到熱平衡時(shí)測量的不是水的溫度；其二，少量水倒入另一燒杯，這少量水與另一燒杯又達(dá)到一個(gè)熱平衡，溫度已改變，再用溫度計(jì)測量時(shí)，測出的是這個(gè)熱平衡狀態(tài)的溫度。而不是待測水的溫度了題中c選項(xiàng)讀數(shù)小寧找得對(duì)，但是小寧在d選項(xiàng)中要把溫度計(jì)取出來讀數(shù)就不對(duì)了當(dāng)把溫度計(jì)取出時(shí)，在空氣中它與空氣間存在溫度差，有熱交換會(huì)失去原來的熱平衡，示數(shù)變化 故小寧找的a、b、c對(duì)。d錯(cuò) 【總結(jié)升華】要測量燒杯中水的溫度，據(jù)熱平衡知，必須把溫度計(jì)放入待測水中達(dá)到熱平衡后讀出溫度計(jì)的示數(shù)，即為熱水的溫度 例4攝氏溫標(biāo)：在年以前，標(biāo)準(zhǔn)溫度的間隔是用兩個(gè)定點(diǎn)確定的它們是水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)（汽化點(diǎn)）和冰在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下與空氣飽和的水相平衡時(shí)的熔點(diǎn)（冰點(diǎn)）攝氏溫標(biāo)（以前稱為百分溫標(biāo)）是由瑞典天文學(xué)家攝爾修斯設(shè)計(jì)的如圖所示，把冰點(diǎn)定作，汽化點(diǎn)定作，因此在這兩個(gè)固定點(diǎn)之間共為，即一百等份，每等份代表攝氏度，用表示，常用表示，用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度攝氏溫標(biāo)用攝氏度作單位熱力學(xué)溫標(biāo)由英國科學(xué)家威廉湯姆遜（開爾文）創(chuàng)立，把作為零度的溫標(biāo)，叫做熱力學(xué)溫標(biāo)（或絕對(duì)溫標(biāo)）熱力學(xué)溫標(biāo)，常用表示，用表示單位試回答： （1）熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系為_。 （2）如果可以粗略地取為絕對(duì)零度在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為_，即為_，水的沸點(diǎn)是_，即_ （3）