人教版物理選修3374溫度和溫標(biāo)課件

1、7.4 溫度和溫標(biāo)研究物理問題研究對象一個物體多個物體系統(tǒng)研究的問題不同選取的系統(tǒng)常不同熱學(xué)研究對象系統(tǒng)以外的其他物體稱為外界或環(huán)境熱力學(xué)系 統(tǒng)如氣體、液體、固體等大量分子組成的物體或物體系統(tǒng)一、熱學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量與平衡狀態(tài)1、熱學(xué)系統(tǒng)和外界的概念例：用酒精燈加熱容器中的氣體，研究相應(yīng)的問題系統(tǒng)：容器中的氣體外界：酒精燈、容器、容器周圍氣體在熱學(xué)中，為了確定熱力學(xué)系統(tǒng)所處的熱學(xué)狀態(tài)，也需要引入一些物理量系統(tǒng)所占空間：系統(tǒng)的體積V系統(tǒng)與外界或內(nèi)部之間的力的作用：系統(tǒng)的壓強(qiáng)P熱學(xué)的冷熱程度：系統(tǒng)的溫度T。狀態(tài)參量：例：某氧氣瓶容積為100L， 其內(nèi)氧氣在溫度為20oC時 的氣壓為5atm。描述一定

2、質(zhì)量系統(tǒng)狀態(tài)的物理量如：一輛汽車經(jīng)過二中門口時的速度為10m/s，加速度為1m/s2。在機(jī)械運(yùn)動中引入速度、位置坐標(biāo)確定物體的機(jī)械運(yùn)動狀態(tài)2、熱學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量： 對于一個封閉系統(tǒng)(沒有外界影響），在經(jīng)過相當(dāng)長的時間后，系統(tǒng)整體的宏觀性質(zhì)將不隨時間而變化、且具有確定的狀態(tài)平衡狀態(tài)，簡稱平衡態(tài)。特點(diǎn)：系統(tǒng)的所有性質(zhì)都不隨時間變化0oC2atm5atm60oC絕熱3、系統(tǒng)內(nèi)的平衡狀態(tài) 冷空氣注意：平衡態(tài)是一種理想情況，因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。類似于化學(xué)平衡，熱力學(xué)系統(tǒng)達(dá)到的平衡態(tài)也是一種動態(tài)平衡。系統(tǒng)內(nèi)部沒有物質(zhì)流動和能量流動。處于平衡態(tài)的系統(tǒng)各處溫度相等，但溫度各處相等的系統(tǒng)未必

3、處于平衡態(tài)。在有外界作用時，系統(tǒng)中各部分也可能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，但并非為平衡態(tài)。平衡態(tài)對應(yīng)的是無外界影響下的狀態(tài)。由于分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動，在這樣的條件下達(dá)到的平衡整體平衡局部不平衡，且達(dá)到的平衡態(tài)具有一定的不穩(wěn)定性，存在一定的起伏。這樣的平衡稱為動態(tài)平衡。熱水熱水 溫空氣熱水溫水非平衡態(tài)平衡態(tài)10OC200OC絕熱熱平衡具有一種相同的熱學(xué)性質(zhì)溫度二、物體間的熱平衡與溫度特征溫度相等1、熱平衡：兩個相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)，最后系統(tǒng)的狀態(tài)參量都不再發(fā)生改變，這時兩個系統(tǒng)具有“共同的的熱學(xué)性質(zhì)”，我們稱之為兩個系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡“平衡態(tài)” 是指一個系統(tǒng)的狀態(tài)；“熱平衡” 是指兩個系統(tǒng)之間的關(guān)系。不要將它們

4、混淆k10oC5atm50oC6atm絕熱力學(xué)平衡具有一種相同的力學(xué)性質(zhì)壓強(qiáng)+-靜電平衡具有一種相同的電學(xué)性質(zhì)電勢10OC200OC絕熱熱平衡具有一種相同的熱學(xué)性質(zhì)溫度系統(tǒng)間的相互作用的比較ABAB若兩個系統(tǒng)接觸后，它們的熱學(xué)狀態(tài)不發(fā)生變化。說明兩個系統(tǒng)原來就已經(jīng)處于相同的熱平衡狀態(tài)。（特征：具有相等的溫度）ACBCAB實(shí)驗(yàn)表明：若兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。此結(jié)論稱之為：熱平衡定律2、熱平衡定律(熱力學(xué)第零定律)3、溫度：系統(tǒng)處于熱平衡具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)” 叫做溫度溫度計(jì)就是根據(jù)熱平衡定律的原理測量物體的溫度的三、溫度計(jì)與溫標(biāo)1、溫標(biāo)溫度的數(shù)

5、值表示法建立一種溫標(biāo)的三要素：選擇某種物質(zhì)（叫做測溫物質(zhì)）的某一隨溫度變化的屬性（叫做測溫屬性）來標(biāo)志溫度；選定固定點(diǎn)（規(guī)定零點(diǎn)）；對測溫屬性隨溫度的變化關(guān)系作出規(guī)定（即規(guī)定分度的方法）。 水銀溫度計(jì)水銀的熱膨脹電阻溫度計(jì)金屬電阻隨溫度變化氣體溫度計(jì)氣體壓強(qiáng)隨溫度變化熱電偶溫度計(jì)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動勢的大小2、攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)所表示的溫度：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0oC標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100oC，在0oC與100oC之間等分成100等份，每份算做1oC現(xiàn)代科學(xué)中用的更多的是熱力學(xué)溫標(biāo)：熱力學(xué)溫度是國際單位制中七個基本物理量之一，3）開氏溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系是：T = t用攝氏溫標(biāo)

6、表示的溫度 叫攝氏溫度t2)用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度T熱力學(xué)溫度的零度（0 K)在攝氏溫度的用符號T表示，單位是開爾文，簡稱開，符號為K。1)攝氏溫標(biāo)的確定注意: 攝氏溫標(biāo)的單位“”是溫度的常用單位，但不是國際制單位，溫度的國際制單位是開爾文，符號為K在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文； 由Tt+273.15 K可知，物體溫度變化1與變化1K的變化量是等同的，但物體所處狀態(tài)為1與1 K是相隔甚遠(yuǎn)的；例題：1、兩個物體放在一起彼此接觸，它們?nèi)舨话l(fā)生熱傳遞，其原因是 ( )A它們的能量相同 B它們的比熱相同C它們的熱量相同D它們的溫度相同D2、下列

7、關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，正確的是( ) A熱力學(xué)溫度的零點(diǎn)是273.15 B-1360C比136K溫度高 C0oC等于273.15K D1就是1K E升高1oC就是升高274KABC3、在25左右的室內(nèi)，將一只溫度計(jì)從酒精中拿出，觀察它的示數(shù)變化情況是（ ）A溫度計(jì)示數(shù)上升B溫度計(jì)示數(shù)下降C溫度計(jì)示數(shù)不變D示數(shù)先下降后上升D4、實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的，如圖所示已知左圖中雙金屬片被加熱時，其彎曲程度會增大，則下列各種相關(guān)敘述中正確的有 ( )A該溫度計(jì)的測溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬B雙金屬溫度計(jì)是利用測

8、溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的C由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)D由右圖可知，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵ABC 固解析：雙金屬溫度計(jì)是利用熱膨脹系數(shù)不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的，A、B選項(xiàng)是正確的圖7 4一l左圖中加熱時，雙金屬片彎曲程度增大，即進(jìn)一步向上彎曲，說明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C選項(xiàng)正確圖741右圖中，溫度計(jì)示數(shù)是順時針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時溫度計(jì)指針順時針方向轉(zhuǎn)動，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，故可以推知雙金屬片的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，D選項(xiàng)是錯誤的 5、一支玻璃管一端與一個雞蛋大小的

9、玻璃泡相連，另一端豎直插在水槽中，并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱。當(dāng)氣溫變化時，玻璃泡中氣體壓強(qiáng)會隨著變化，從而使玻璃管內(nèi)水柱高度發(fā)生變化。根據(jù)管內(nèi)水柱高度的變化就可測出相應(yīng)的溫度。說明“伽利略溫度計(jì)”的測溫物質(zhì)和測溫屬性?！百だ詼囟扔?jì)”的測溫物質(zhì)玻璃泡中的氣體。它利用了溫度升高時氣體的體積增大，溫度降低時，體積減小的測溫屬性。6、一金屬棒的一端與0冰接觸，另一端與100水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變問當(dāng)經(jīng)過充分長時間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)?為什么? 答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換金屬棒0度恒溫100度恒溫平衡態(tài)概念：系統(tǒng)內(nèi)部沒有物質(zhì)流動和能量流動。此時金屬棒處

10、在穩(wěn)定狀態(tài)攝氏、華氏溫度對照表攝氏溫度與華氏溫度的換算式是：5（tF- 50）=9(tC-10)式中tF華氏溫度，tC攝氏溫度攝氏華氏攝氏華氏華氏攝氏華氏攝氏華氏攝氏 華氏攝氏 40104.001050.0011043.338026.675010.0020-6.6739102.20948.2010942.787926.11499.44197.2238100.40846.4010842.227825.66488.89187.783798.60744.6010741.677725.00478.33178.333696.80642.8010641.117624.44467.78168.893595.

11、00541.0010540.567523.89457.2215-9.443493.20439.2010440.007423.33446.671410.003391.40337.4010339.447322.78436.111310.563289.60235.6010238.897222.22425.561211.113187.80+133.8010138.337121.67415.001111.673086.00032.0010037.787021.11404.4410-12.222984.20-130.209937.226920.56393.89912.782882.40228.409836

12、.676820.00383.33813.332780.60326.609736.116719.44372.78714.442678.80424.809635.566618.89362.22614.442577.00-523.009535.006518.33351.675-15.002475.20621.209434.446417.78341.11415.562373.40719.409333.896317.2233+0.56316.112271.60817.609233.896317.22330.00216.672169.80915.809132.786116.1131-0.56+117.22

13、2068.00-1014.009032.226015.5630-1.110-17.781966.201112.208931.115915.00291.67-118.331864.401210.408831.115814.44282.22218.891762.60138.608730.565713.8927.2.78319.441660.80146.808630.005613.89263.33420.001559.00-155.008529.445512.7825-3.89-5-20.561457.20163.208428.895412.22244.44621.111353.40171.4083

14、28.335311.67235.00721.671253.6018-0.408227.785211.11225.56822.221151.80-19-2.208127.225110.5621-6.11-9-22.78攝氏、華氏溫度對照表華氏溫標(biāo)華倫海特(GDFahrenheit)最初所制的水銀溫度計(jì)是在北愛爾蘭最冷的某個冬日，水銀柱降到最低的高度定為零度；把他妻子的體溫定為100度，然后再把這段區(qū)間的長度均分為100份，每一份叫1度。這就是最初的華氏溫標(biāo)。顯然，認(rèn)定氣溫和人的體溫作為測溫質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)并在此基礎(chǔ)上分度是不妥當(dāng)?shù)?。健康人的體溫在一天之中經(jīng)常波動，而且他妻子如果感冒發(fā)燒了怎么辦？后來，華倫海特改進(jìn)了他創(chuàng)立的溫標(biāo)，把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點(diǎn)定為零度，以0F表示之，把冰的熔點(diǎn)定為32F，把水的沸點(diǎn)定為212F，在32212的間隔內(nèi)均分180等分，這樣，參考點(diǎn)就有了較為準(zhǔn)確的客觀依據(jù)。這就是現(xiàn)在仍在許多國家使用的華氏溫標(biāo)1，華氏溫標(biāo)確定之后，就有了華氏溫度(指示數(shù))。攝氏溫標(biāo)后來攝耳修司( ACelsiua)也用水銀作測溫質(zhì)，以冰的熔點(diǎn)為零度(標(biāo)以0)，以水的沸點(diǎn)為100度(標(biāo)以100)。他認(rèn)定水銀柱的長度隨溫度作線性變化，在0度和100度之間均分成100等份，每一份也就是每一個單位叫1攝氏度。這種規(guī)定辦法就叫攝