2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理選擇性必修3 第2章氣體固體和液體第1節(jié)溫度和溫標(biāo)課件

溫度和溫標(biāo)一、狀態(tài)參量和平衡態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)（系統(tǒng)）：在熱學(xué)中，把某個(gè)范圍內(nèi)大量分子組成的研究對象叫做熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱為外界。例如：酒精燈加熱容器中的氣體把氣體作為研究對象，它就是一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)。而容器和酒精燈就是外界。力學(xué)：為確定物體（質(zhì)點(diǎn)）機(jī)械運(yùn)動的狀態(tài)：引入物理量=>（熱力學(xué)）系統(tǒng)狀態(tài)參量壓強(qiáng)P坐標(biāo)速度熱學(xué)：為確定研究對象（系統(tǒng)）的狀態(tài)：熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)參量引入物理量為確定系統(tǒng)的空間范圍體積V幾何參量:為確定外界與系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的力的作用力學(xué)參量:為確定系統(tǒng)的冷熱程度溫度T熱學(xué)參量:【困難】要定量地描述系統(tǒng)的狀態(tài)往往很難，因?yàn)橛袝r(shí)系統(tǒng)的參量會隨時(shí)間變化?！救欢吭跊]有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量（溫度，壓強(qiáng)和體積）能達(dá)到不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)定狀態(tài)。例如：把不同壓強(qiáng)，不同溫度的兩箱氣體注入同一容器：0oC2atm5atm60oC絕熱壓強(qiáng)大的氣體會向壓強(qiáng)小的一方流動。溫度高的會向溫度低的一方傳熱。經(jīng)過一段時(shí)間后，容器各點(diǎn)的壓強(qiáng)和溫度都不再變化。如果容器與外界沒有能量交換平衡態(tài)非平衡態(tài)平衡態(tài)：二、熱平衡和溫度【思考】初中學(xué)過的溫度知識：當(dāng)熱水中的溫度計(jì)的讀數(shù)不再升高的時(shí)候，我們自然認(rèn)為此時(shí)溫度計(jì)的溫度（讀數(shù)）就是熱水的溫度。那么，我們憑什么說這個(gè)時(shí)候溫度計(jì)的溫度就是熱水的溫度？平衡態(tài)在無外界影響下，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)參量(P,V,T)都不再改變。熱平衡一個(gè)系統(tǒng)和另一個(gè)系統(tǒng)相互作用的問題如果兩個(gè)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(shí)間以后，狀態(tài)參量就不再變化了，這說明兩個(gè)系統(tǒng)對于傳熱來說已經(jīng)達(dá)到了平衡。這種平衡稱為熱平衡。【問題】“平衡態(tài)”就是“熱平衡”嗎？【答】不是。1）“平衡態(tài)”指的是一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)?！盁崞胶狻敝傅氖莾蓚€(gè)或多個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系。二者本質(zhì)不同。2）“平衡態(tài)”是指在沒有外界影響下，一個(gè)系統(tǒng)的溫度，壓強(qiáng)，體積都不變了；而熱平衡是指兩個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)的之間的關(guān)系，不要混淆?！就卣埂績蓚€(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此可以說：只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。實(shí)驗(yàn)表明：如果兩個(gè)系統(tǒng)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（熱力學(xué)第零定律）兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們必定具有某個(gè)共同的熱學(xué)性質(zhì)。我們把表征這一“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫做溫度。溫度：溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡的物理量，它的特征就是“一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”。熱平衡的性質(zhì)：如果溫度計(jì)跟物體A處于熱平衡，它同時(shí)也跟物體B處于熱平衡，根據(jù)熱平衡定律，A的溫度便與B的溫度相等。溫度計(jì)能夠用來測量和比較溫度高低的基本原理：k10oC5atm50oC6atm絕熱用管道把兩個(gè)裝著氣體的容器導(dǎo)通，不久，兩個(gè)容器中的氣體達(dá)到了力學(xué)平衡.我們用壓強(qiáng)“P”這個(gè)物理量來描述它。它們有了一種相同的“力學(xué)性質(zhì)”用導(dǎo)線把兩個(gè)帶電導(dǎo)體連接，不久，兩個(gè)導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡。我們用電勢“j”這個(gè)物理量來描述它。它們有了一種相同的“電學(xué)性質(zhì)”將高溫物體放入低溫的液體中，不久，物體和液體達(dá)到了熱平衡。我們用溫度“T”這個(gè)物理量來描述它。它們有了一種相同的“熱學(xué)性質(zhì)”“溫度”在熱平衡中的角色，與壓強(qiáng)，電勢相似。+++------10OC200OC絕熱溫度理解：初中:溫度是描述物體冷熱程度的物理量高中:溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量盡管初中的認(rèn)識比較膚淺，但它與我們高中對溫度的定義是一致的。設(shè)想兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸后，過一段時(shí)間當(dāng)它們達(dá)到熱平衡態(tài)時(shí)，兩個(gè)物體不就是“冷熱相同”嗎！【拓展】熱平衡的概念也適用于兩個(gè)原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。換句話說：只要溫度相同的兩個(gè)系統(tǒng)，無論它們是相互接觸了，還是分隔千里，它們都是處于熱平衡狀態(tài)。三、溫度計(jì)與溫標(biāo)溫標(biāo)如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是溫標(biāo)。建立一種溫標(biāo)的幾要素：確定測溫物質(zhì)確定用以測溫的某種性質(zhì)（測溫屬性）確定溫度的零點(diǎn)確定分度方法（水銀/鉑/氣體/熱電偶……）（體積/電阻/壓強(qiáng)/電動勢……）水銀溫度計(jì)根據(jù)水銀的熱脹冷縮來制造規(guī)定細(xì)管中水銀柱的高度與溫度的關(guān)系是線性的。金屬電阻溫度計(jì)根據(jù)鉑的電阻隨溫度變化來制造規(guī)定鉑的電阻與溫度的關(guān)系是線性的。熱電偶溫度計(jì):氣體溫度計(jì):根據(jù)氣體的壓強(qiáng)隨溫度的變化來制造根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動勢的大小來制造半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)1593年，伽利略發(fā)明了第一支空氣溫度計(jì)。這種氣體溫度計(jì)是用一根細(xì)長的玻璃管制成的。它的一端制成空心圓球形；另一端開口，事先在管內(nèi)裝進(jìn)一些帶顏色的水，并將這一端倒插入盛有水的容器中。在玻璃管上等距離地標(biāo)上刻度。這樣，當(dāng)外界溫度升高時(shí)，玻璃球內(nèi)氣體膨脹，使玻璃管中水位降低；反之，溫度較低時(shí)，玻璃球內(nèi)氣體收縮，玻璃管中的水位就上升。確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法：攝氏溫標(biāo)規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為00C標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為1000C把玻璃管上00C刻度與1000C刻度之間分成100等份，每份算作10C。熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度熱力學(xué)溫度：國際單位制中七個(gè)基本物理量之一。開爾文（kelvin)，簡稱開，符號為K1960年，國際計(jì)量大會確定了攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：攝氏溫標(biāo)由熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出。t0CTKT=t+273.15K1）T=t+273.15K中，等式僅反映數(shù)值關(guān)系，單位不同?！締枴慨?dāng)溫度升高100C,那它是升高了幾K呢？2）就一個(gè)分度來說，Dt=DT.【問】270C的溫度用熱力學(xué)溫度粗略的表示為_____K.3）對于同一溫度來說，用不同的溫標(biāo)表示，數(shù)值不同，這是因?yàn)榱阒档倪x取不同?！締枴繑z氏溫度和熱力學(xué)溫度都是從零開始的？4）熱力學(xué)溫度的零度是低溫極限，也叫絕對零度，永遠(yuǎn)達(dá)不到，只能接近，估熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負(fù)值。所以熱力學(xué)溫度從零開始.而攝氏溫度有負(fù)值，不是從零開始。300例：(多選)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(shí)間B．冰水混合物處于0℃環(huán)境中C．突然被壓縮的氣體D．開空調(diào)2min內(nèi)教室內(nèi)的氣體金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時(shí)間，冰水混合物在0℃環(huán)境中，其溫度、壓強(qiáng)、體積都不再變化，是平衡狀態(tài)突然被壓縮的氣體溫度升高，壓強(qiáng)變大，故其不是平衡狀態(tài)開空調(diào)2min內(nèi)教室內(nèi)的氣體溫度、體積均有變化，故其不是平衡狀態(tài)AB系統(tǒng)處于熱平衡態(tài)時(shí)，其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變，例（多選）：下列說法正確的是（）A兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們一定具有相同的熱量B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)也必定處于熱平衡C溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量D熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來測量溫度的基本原理BCD例（單選）．根據(jù)下圖判斷，人們選擇的溫度計(jì)中的測量物質(zhì)及其依據(jù)是(

)A．水，水的密度小B．水，水的密度出現(xiàn)異常現(xiàn)象C．汞，汞的密度大D．汞，汞的密度與溫度呈規(guī)則的線性關(guān)系由于水的密度和溫度關(guān)系的曲線是不規(guī)則曲線，如果選水為測溫物質(zhì)，則溫度計(jì)刻度不均勻；汞的密度與溫度呈規(guī)則的線性關(guān)系，選汞為測溫物質(zhì)，溫度計(jì)刻度均勻D例（多選）：關(guān)于熱力學(xué)溫度下列說法中正確的是（）A－330C=240KB溫度變化10C，也就是溫度變化1KC攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值D溫度由t0C升至2t0C，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273K+tAB例（多選）：一銅塊和一鐵塊，質(zhì)量相等，銅塊的溫度T1，比鐵塊的溫度T2高，當(dāng)它們接觸在一起時(shí)，如果不和外界交換能量，則（）A從兩者開始接觸到熱平衡的整個(gè)過程中，銅塊放出的熱量等于鐵塊吸收的熱量B在兩者達(dá)到熱平衡以前的任何一段時(shí)間內(nèi)，銅塊放出的熱量不等于鐵塊吸收的熱量C達(dá)到熱平衡時(shí)，銅塊的溫度是T=(T1+T2)/2D達(dá)到熱平衡時(shí)，兩者的溫度相等Q放=c銅mDt=c銅m(T1-T)Q吸=c鐵mDt=c鐵m(T-T2)Q吸=Q放

T=?AD【課后作業(yè)】：1．(多選)在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量(

)A．每個(gè)氣體分子的運(yùn)動速率B．壓強(qiáng)C．體積 D．溫度2．(單選)如果兩個(gè)系統(tǒng)通過相互作用，實(shí)現(xiàn)了熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)(

)A．一定具有相同的壓強(qiáng)B．一定具有相同的溫度C．一定具有相同的體積D．一定同時(shí)具有相同的溫度、壓強(qiáng)和體積3．(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法正確的是(

)A．－136℃比136K溫度高B．0℃等于273.15KC．1℃就是1KD．升高1℃就是升高273.15K4．(多選)有甲、乙、丙三個(gè)溫度不同的物體，將甲和乙接觸較長一段時(shí)間后分開．再將乙和丙接觸較長一段時(shí)間后分開，假設(shè)只有在它們相互接觸時(shí)有熱傳遞，不接觸時(shí)與外界沒有熱傳遞，則(

)A．甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了