物理選修3-3學案第七章4溫度和溫標含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精溫度和溫標1．平衡態(tài)和狀態(tài)參量在物理學中，平時把所研究的對象稱為系統(tǒng)。(1）狀態(tài)參量用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。反響了系統(tǒng)的特點、性質.2）平衡態(tài)系統(tǒng)宏觀性質不再隨時間變化，這種情況下就說系統(tǒng)達到了平衡態(tài)。(3)非平衡態(tài)系統(tǒng)宏觀性質隨時間變化而變化，這種情況下就說系統(tǒng)處于非平衡態(tài)。錯誤!平衡態(tài)①系統(tǒng)各部分的參量其實不相同,而且可能正在變化，但是在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內的各部分的狀態(tài)參量會達到牢固，即達到平衡態(tài)。②把不相同壓強、不相同溫度的氣體混雜在同一個容器中，若是容器和外界沒有能量的交換，經(jīng)過一段時間后，容器內各點的溫度、壓強就會變得相同，即達到平衡態(tài)?！纠?】表示系統(tǒng)存在狀態(tài)的各物理量中溫度不斷發(fā)生變化就說系統(tǒng)處于平衡態(tài)，對嗎？剖析：描述系統(tǒng)存在的任何一狀態(tài)參量發(fā)生變化，系統(tǒng)都處于非平衡態(tài)，溫度是描述系統(tǒng)存在的其中一個物理量，溫度發(fā)生變化,說明系統(tǒng)不處于平衡態(tài)，因此這種說法不對。描述系統(tǒng)狀態(tài)的熱學參量有多個，其中任何一個發(fā)生變化，系統(tǒng)就不處于平衡態(tài).答案:見解析錯誤!熱學、力學中的平衡描述系統(tǒng)狀態(tài)的熱學參量有多個，其中一個發(fā)生變化,系統(tǒng)就不再處于平衡態(tài)。熱學平衡與力學中的受力學必求其心得，業(yè)必貴于專精平衡是不相同的看法，力學中的受力平衡研究對象是物體，特點是合力為零；熱學中的平衡是系統(tǒng)的一種狀態(tài).2．熱平衡與溫度(1)熱平衡兩個系統(tǒng)相互接觸，它們間沒有隔熱資料，或經(jīng)過導熱性能好的資料接觸，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化時，此時的狀態(tài)叫做熱平衡狀態(tài)，我們說這兩個系統(tǒng)達到了熱平衡.2）熱平衡定律：若是兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)相互之間也必然處于熱平衡.3）對溫度的理解①溫度的宏觀講解溫度是用來表示物體冷熱程度的物理量.平時情況下，冷的物體我們說它的溫度低,熱的物體我們說它的溫度高。溫度和熱平衡狀態(tài)有著親近的關系，各自處于熱平衡狀態(tài)的兩個系統(tǒng)，相互接觸時，它們之間發(fā)生了熱量的傳達。經(jīng)過一準時間今后，各自本來的平衡狀態(tài)被破壞,熱量從高溫系統(tǒng)傳達給低溫系統(tǒng)，并達到一個共同的牢固狀態(tài)，即新的熱平衡狀態(tài)，熱平衡狀態(tài)平時簡稱為熱平衡。②溫度的微觀講解物體的溫度有高有低，溫度僅由系統(tǒng)內部熱運動的狀態(tài)來決定，分子動理論表示，溫度越高,分子做無規(guī)則運動的程度越激烈.物體的溫度這一宏觀現(xiàn)象所反響出的微觀實質是:做熱運動的分子擁有質量、速度，同時也擁有動能。【例2】以下說法正確的選項是（)A．兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們必然擁有相同的熱量B．若是兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必然處于熱平衡C．溫度是決定兩個系統(tǒng)可否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基根源理學必求其心得，業(yè)必貴于專精剖析：依照熱平衡條件知，溫度是決定兩個系統(tǒng)可否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量。兩個系統(tǒng)處于熱平衡時,它們必然擁有相同溫度，A錯誤，C正確;依照熱平衡定律知，當兩個系統(tǒng)分別和第三個系統(tǒng)達到熱平衡，這兩個系統(tǒng)必然處于熱平衡，這是溫度計的測溫原理，B、D正確。答案:BCD錯誤!熱平衡掌握熱平衡條件和熱平衡定律的內容是正確解答熱平衡問題的前提。溫度是決定兩個系統(tǒng)可否達到熱平衡的唯一物理量。3．溫度計與溫標（1)溫度計—-測量溫度的工具.家庭和物理實驗室常用溫度計是利用水銀、酒精、煤油等液體的熱脹冷縮來制成的。別的,還有金屬電阻溫度計、壓力表式溫度計、熱電偶溫度計、雙金屬溫度計、半導體熱敏電阻溫度計、磁溫度計、聲速溫度計、頻率溫度計等等。(2)溫度計的制作原理：利用測量物體與被測物體的熱平衡。①水銀溫度計是依照水銀熱脹冷縮的性質來測量物體溫度的；②金屬電阻溫度計是依照金屬的電阻隨溫度的變化來測量溫度的；③氣體溫度計是依照氣體壓強與溫度的關系來測量溫度的；④熱電偶溫度計是依照不相同導體因溫度差產生的電動勢大小來測量溫度的。3)溫標熱溫度的數(shù)值表示法叫做溫標。攝氏溫標t：單位℃。在一個標準大氣壓下,水的凝固點為0℃,沸點為100℃，之間分成100等份，每份就是1℃。用攝氏溫標表示的溫度叫做攝氏溫度;熱力學溫標T：單位K，把－273.15℃作為0K，溫度變化1K學必求其心得，業(yè)必貴于專精即變化1℃，在國際單位制中,常采用熱力學溫標表示的溫度，叫熱力學溫度。錯誤!熱力學溫標的零值低溫的極限，永遠達不到.【例3－1】實質應用中，常用到一種雙金屬溫度計，它是利用銅片與鐵片壓合在一起的雙金屬片的波折程度隨溫度變化的原理制成的，以下列圖。已知甲圖中雙金屬片被加熱時，其波折程度會增大，則以下各種相關表達中正確的有（）雙金屬溫度計A．該溫度計的測溫物質是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不相同的金屬B．雙金屬溫度計是利用測溫物質熱脹冷縮的性質來工作的C．由甲圖可知,銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)D．由乙圖可知,雙金屬片的內層必然為銅,外層必然為鐵剖析:雙金屬溫度計是利用熱膨脹系數(shù)不相同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片的波折程度隨溫度變化的原理來工作的，A、B兩項是正確的。圖甲中，加熱時，雙金屬片波折程度增大，即進一步向上波折，說明雙金屬片基層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C選項正確。圖乙中,溫度計示數(shù)是順時針方向增大,說明當溫度高升時溫度計指針順時針方向轉動，則其雙金屬片的波折程度在增大，故能夠推知雙金屬片的內層必然是鐵，外層必然是銅，D選項是錯誤的。固態(tài)或液態(tài)物質的熱膨脹體積較小，經(jīng)常采用一些巧妙方法將其放大，本例中的雙金屬片就擁有這種作用。實驗室常用的液體溫度計液泡上方的細空心玻璃管也擁有這種作用。答案：ABC【例3－2】以下關于熱力學溫標說法不正確的選項是（

)學必求其心得，業(yè)必貴于專精A．熱力學溫度的0K是－273.15℃,叫做絕對零度B．熱力學溫度的每一度的大小和攝氏溫度的每一度大小是相同的C．絕對零度是低溫的極限，永遠達不到D．1℃等于1K剖析：熱力學溫度和攝氏溫度的每一度大小是相同的，兩種溫度的差異在于它們的零值規(guī)定不相同，因此A、B、C均正確；依照Tt＋273。15K知，1℃為274.15K，因此D不正確。答案：D錯誤!熱力學溫度T與攝氏溫度t之間的關系T＝t＋273。15K中,等式僅反響數(shù)值關系，單位不相同。就一個分度來說，t＝T；關于同一溫度來說，用不相同的溫標表示,數(shù)值不相同，這是由于零值的采用不相同。4．熱平衡法測物體的溫度平衡態(tài)和熱平衡屬于熱學中的基本看法，溫度是判斷可否達到熱平衡的依照，所有達到熱平衡的系統(tǒng)都擁有相同的溫度。若兩個系統(tǒng)只發(fā)生熱交換而未發(fā)生其他變化，熱總是由高溫系統(tǒng)流向低溫系統(tǒng)。當兩者的溫度相等時即達熱平衡。兩物體熱平衡或兩個熱力學系統(tǒng)熱平衡，意義為：(1)熱平衡時兩系統(tǒng)溫度相等；(2）熱平衡可是宏觀的平衡看法，Q＝0；但是，微觀上依舊有熱交流；3)熱平衡是狀態(tài)量,不涉及過程的建立，也不消除微觀過程的正在進行。溫度不相同的兩個或幾個系統(tǒng)之間發(fā)生熱量的傳達，直到系統(tǒng)的溫度相等。在熱量交換過程中，依照能的轉變和守恒定律.從高溫物體向低溫物體傳達的熱量，實質上就是內能的轉移,高溫物體內能的學必求其心得，業(yè)必貴于專精減少量就等于低溫物體內能的增加量。其平衡方程式為:Q放＝Q吸此方程只適用于絕熱系統(tǒng)內的熱交換過程，即無熱量的損失；在交換過程中無熱和功轉變問題；而且在初、末狀態(tài)都必定達到平衡態(tài)。系統(tǒng)放熱，一般是由于溫度降低、凝固、液化及燃料燃燒等過程。而吸熱則一般是由于溫度高升、消融及汽化過程而引起的.溫度計的示數(shù)在任何時候都能正確表示物體的溫度嗎？注意:采用平衡法測量只有待測物體不與周圍其他物體發(fā)生熱交換時，用溫度計測得的溫度才是正確的。【例4－1】以下說法正確的選項是(）A．兩個系統(tǒng)處于熱平衡時,它們必然擁有相同的熱量B．若是兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必然處于熱平衡C．溫度是決定兩個系統(tǒng)可否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基根源理剖析：熱平衡的系統(tǒng)都擁有相同的狀態(tài)參量——溫度，故A項錯誤，C項正確;由熱平衡定律，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根源理，故B、D項也正確.答案：BCD【例4－2】有甲、乙、丙三個溫度不相同的物體，將甲和乙接觸一段時間后分開，再將乙和丙接觸一段時間后分開，假設只有在它們相互接觸時有熱傳達，不接觸時與外界沒有熱傳達，則()A．甲、乙、丙三個物體都達到了平衡態(tài)B．只有乙、丙達到了平衡態(tài),甲沒達到平衡態(tài)C．乙、丙兩物體都和甲達到了熱平衡學必求其心得，業(yè)必貴于專精．乙、丙兩物體達到了熱平衡剖析：乙和丙分開后,甲、乙、丙三個物體與外界沒有熱傳達，它們中各處的宏觀性質將不隨時間而變化且擁有確定的狀態(tài)，因此甲、乙、丙三個物體都達到了平衡態(tài)，A選項正確，B選項錯；甲和乙接觸一段時間分開后，甲和乙達到了熱平衡，但乙和丙接觸一段時間后,乙的溫度又發(fā)生了變化，甲和乙的熱平衡被破壞，乙、丙兩物體達到了熱平衡.答案:AD【例4－3】隆冬，湖面上結了厚厚的冰，但下面的魚兒仍在游動。為了測出冰下面的水的溫度，徐強同學在冰上打了一個洞,拿來一支實驗室溫度計，用以下四種方法測水溫，正確的方法是（)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)B．取一塑料飲水瓶，將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后取出，再用溫度計測瓶中水的溫度C．取一塑料飲水瓶，將溫度計懸吊在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿后待較長時間，爾后將瓶提出，馬上從瓶外觀察溫度計的示數(shù)．手拿溫度計，從洞中將溫度計插入水中，待較長時間后取出馬上讀出示數(shù)剖析：要測量冰下水的溫度必定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)，隔著冰沒法直接讀數(shù)，把溫度計取出來,顯示的又不是原熱平衡態(tài)下的溫度,因此A做法不正確,C做法正確，D的做法不正確，B的做法也失去了本來的熱平衡，水瓶提出后再用溫度計測時，周圍空氣也參加了熱交換,測出的溫度不再是冰下水的溫度了。答案：C學必求其心得，業(yè)必貴于專精5．熱力學溫度與攝氏溫度的比較攝氏溫度熱力學溫度提出者瑞典物理學家攝爾薩斯、施勒默爾英國物理學家開爾文零度的規(guī)一個標準大氣壓下冰水混雜物的－273。15℃定溫度溫度名稱攝氏溫度熱力學溫度溫度符號tT單位名稱攝氏度開爾文單位符號℃K①T＝t＋273。15K，大概表示：T＝t＋273K②ΔT＝關系t即：攝氏溫標的1℃的分格與熱力學溫標的1K的分格是等價的，攝氏溫度高升10℃與熱力學溫度高升10K是一回事，而不能夠說高升了283K.6．溫度計的工作原理和不正確溫度計的使用依照使用目的不相同，已設計制造出多種溫度計.其設計的依照有：利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現(xiàn)象；在定容條件下，氣體(或蒸氣）的壓強因溫度不相同而變化；熱電效應的作用；電阻隨溫度的變化而變化；熱輻射的影響等。一般說來,所有物質的任一物理屬性,只要它隨溫度的改變而發(fā)生單調的、顯然的變化，都可用來制成溫度計.所謂不正確溫度計即是指溫度計的刻度是均勻的，但讀數(shù)嚴禁，它的0℃刻度和100℃的刻度與標準溫度計不符,但由于它的刻度是均勻的，用標準溫度計校準后，也能測出物體的溫度，只但是讀數(shù)要與實質溫度進行換算，才能得出實質的正確溫度。比方有一刻度均勻但不正確的溫度計,在標準大氣壓下，放在冰水混雜物中的示數(shù)是t1，開水中的示數(shù)是t2，在某一液體中的示數(shù)學必求其心得，業(yè)必貴于專精為t,則依照攝氏溫度的規(guī)定：一標準大氣壓下，冰水混雜物的溫度是0℃，開水的溫度是100℃，在0℃和100℃之間分成100等份,每一等份就是1℃。因此該溫度計每格表示的溫度變化為100℃/(t2－t1），當此溫度計的示數(shù)為t時，表示該液體的溫度是t1以上t－t1個等份，因此表示的實質溫度應為t實＝100℃×（t－t1)/（t2－t1)?！纠?－1】關于熱力學溫度，以下說法中正確的選項是()A．－33℃＝240.15KB．溫度變化1℃，也就是溫度變化1KC．攝氏溫度與熱力學溫度都可能取負值D．溫度由t升至2t，對應的熱力學溫度高升了273K＋t剖析：本題主要觀察熱力學溫度與攝氏溫度的關系.T＝273。15K＋t，由此可知:－33℃＝240。15K，故A、B選項正確；D中初態(tài)熱力學溫度為273K＋t，末態(tài)為237K＋2t,溫度高升了t,故D選項錯誤；因絕對零度達不到，故熱力學溫度不能能取負值，故C選項錯誤，本題應選A、B。答案：AB議論：①熟練應用T＝t＋273。15K是解決相關攝氏溫度與熱力學溫度換算的基礎。②關于同一個溫度來說，用不相同的溫標表示,數(shù)值不相同,這是由于零值的采用不相同.③由于熱力學溫度的單位大小等于攝氏溫度的1℃,在表示溫差時，1K＝1℃。【例5－2】關于熱力學溫標的示數(shù)：273.15K和攝氏溫標的示數(shù)0℃，兩者的大小關系,以下說法正確的選項是（）A．273.15K＞0℃B．273。15K＜0℃C．273。15K＝0℃D．溫標不相同沒法比較剖析:依照熱力學溫標和攝氏溫標的轉變關系T＝t＋273.15K，能夠進行兩者之間的關系的轉變,把它們轉變成同一溫標后，就可以學必求其心