2-1溫度和溫標(biāo)(人教2019選擇性必修第三冊(cè)-)(原卷版)

第二章氣體、固體和液體第1節(jié)溫度和溫標(biāo)【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念知道系統(tǒng)的狀態(tài)參量及平衡態(tài).科學(xué)思維明確溫度的概念，知道熱平衡定律及其與溫度的關(guān)系.科學(xué)探究了解溫度計(jì)的原理，知道熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過溫度和溫標(biāo)知識(shí)應(yīng)用的實(shí)例，感受物理中科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的緊密聯(lián)系，體會(huì)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和科學(xué)意識(shí)。知識(shí)點(diǎn)一狀態(tài)參量與平衡態(tài)【情境導(dǎo)入】(1)在力學(xué)中，為了確定物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，我們使用了物體的坐標(biāo)和速度這兩個(gè)物理量．在熱學(xué)中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài)，需要哪些物理量呢？(2)一根長(zhǎng)鐵絲，一端插入100℃的沸水中，另一端放入0℃恒溫源中，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，溫度隨鐵絲有一定的分布，而且不再隨時(shí)間變化，這種狀態(tài)是否為平衡態(tài)？【知識(shí)梳理】1．熱力學(xué)系統(tǒng)和外界(1)熱力學(xué)系統(tǒng)：由組成的系統(tǒng)叫作熱力學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)．(2)外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生的其他物體統(tǒng)稱外界．2．狀態(tài)參量：在熱學(xué)中，用來描述的物理量．常用的狀態(tài)參量有體積V、壓強(qiáng)p、等．3．平衡態(tài)：一個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)內(nèi)各部分的達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)．【重難詮釋】1．熱力學(xué)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)的空間范圍．(2)壓強(qiáng)p：系統(tǒng)的力學(xué)參量，它可以描述系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)．(3)溫度T：系統(tǒng)的熱學(xué)參量，它可以確定系統(tǒng)的冷熱程度．2．平衡態(tài)的理解(1)熱力學(xué)的平衡態(tài)與力學(xué)的平衡態(tài)的意義不同，熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均效果不隨時(shí)間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)不受外界的影響，系統(tǒng)所有狀態(tài)參量(壓強(qiáng)、體積和溫度)都不隨時(shí)間變化．(2)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．【典例精析】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，故當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí)，其各個(gè)狀態(tài)參量都會(huì)改變B．當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會(huì)達(dá)到穩(wěn)定C．只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D．處于平衡態(tài)的熱力學(xué)系統(tǒng)，分子的熱運(yùn)動(dòng)停止知識(shí)點(diǎn)二熱平衡與溫度【情境導(dǎo)入】(1)用手心握住體溫計(jì)玻璃泡，觀察到體溫計(jì)的示數(shù)逐漸上升．當(dāng)上升到36℃左右時(shí)，為什么不再上升？(2)當(dāng)把它立即放入40℃的水中時(shí)，你又看到什么現(xiàn)象？為什么？【知識(shí)梳理】1．熱平衡：兩個(gè)相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)，經(jīng)過一段時(shí)間，各自的狀態(tài)參量，說明兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡，這種平衡叫作熱平衡．2．熱平衡定律：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．3．溫度：熱平衡中，表征“共同的性質(zhì)”的物理量．4．熱平衡的性質(zhì)：達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的．【重難詮釋】1．平衡態(tài)與熱平衡的區(qū)別和聯(lián)系平衡態(tài)熱平衡區(qū)別研究對(duì)象一個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)判斷依據(jù)系統(tǒng)不受外界影響，狀態(tài)參量不變兩個(gè)系統(tǒng)的溫度相同聯(lián)系處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)2.熱平衡定律的意義決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到了熱平衡的最主要參量是溫度．因?yàn)榛闊崞胶獾奈矬w具有相同的溫度，所以在比較各物體的溫度時(shí)，不需要將各物體直接接觸，只需將溫度計(jì)分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低．3．熱平衡與溫度(1)對(duì)溫度的理解①宏觀上，表示物體的冷熱程度．②微觀上，反映分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度．③一切達(dá)到熱平衡的物體都具有相同的溫度．(2)溫度計(jì)的測(cè)溫原理若物體與A處于熱平衡，它同時(shí)也與B處于熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計(jì)用來測(cè)量溫度的基本原理．【典例精析】例2．(多選)有甲、乙、丙三個(gè)溫度不同的物體，將甲和乙充分接觸一段時(shí)間后分開，再將乙和丙充分接觸一段時(shí)間后分開(發(fā)生了熱交換)，假設(shè)只有在它們相互接觸時(shí)有傳熱，不接觸時(shí)與外界沒有傳熱，則()A．甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)B．只有乙、丙達(dá)到了平衡態(tài)，甲沒有達(dá)到平衡態(tài)C．乙、丙兩物體都和甲達(dá)到了熱平衡D．乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡知識(shí)點(diǎn)三溫度計(jì)與溫標(biāo)【情境導(dǎo)入】如圖所示，伽利略溫度計(jì)是利用玻璃管內(nèi)封閉的氣體作為測(cè)溫物質(zhì)制成的，當(dāng)外界溫度越高時(shí)，細(xì)管內(nèi)的水柱越高嗎？【知識(shí)梳理】1．確定一個(gè)溫標(biāo)的方法(1)選擇一種物質(zhì)．(2)了解測(cè)溫物質(zhì)用以測(cè)溫的某種性質(zhì)．(3)確定溫度的和的方法．2．熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t(1)攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法．規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下為0℃，為100℃，在0℃和100℃之間均勻分成等份，每份算作1℃.(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法．熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫．用符號(hào)表示，單位是，符號(hào)為.(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為T＝.【重難詮釋】1．“溫度”含義的兩種說法(1)宏觀角度：表示物體的冷熱程度．(2)熱平衡角度：兩個(gè)處于熱平衡的系統(tǒng)存在一個(gè)數(shù)值相等的物理量，這個(gè)物理量就是溫度．2．常見溫度計(jì)及其原理名稱原理水銀溫度計(jì)根據(jù)水銀熱脹冷縮的性質(zhì)來測(cè)量溫度金屬電阻溫度計(jì)根據(jù)金屬的電阻隨溫度的變化來測(cè)量溫度氣體溫度計(jì)根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化來測(cè)量溫度熱電偶溫度計(jì)根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的大小來測(cè)量溫度3.溫度計(jì)測(cè)溫原理一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度．溫度計(jì)與待測(cè)物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測(cè)物體相同．【典例精析】例3．(多選)伽利略在1593年制造了世界上第一個(gè)溫度計(jì)——空氣溫度計(jì)，如圖所示，一個(gè)細(xì)長(zhǎng)頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中，細(xì)管中的液面清晰可見，如果不考慮外界大氣壓的變化，就能根據(jù)液面的變化測(cè)出溫度的變化，則()A．該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是槽中的液體B．該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是細(xì)管中的紅色液體C．該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是球形瓶中的空氣D．該溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)的熱脹冷縮的性質(zhì)制造的針對(duì)訓(xùn)練一、單選題1．關(guān)于物體的溫度與分子動(dòng)能的關(guān)系，正確的說法是（）A．某種物體的溫度是0℃，說明物體中分子的平均動(dòng)能為零B．物體溫度降低時(shí)，每個(gè)分子的動(dòng)能都減小C．物體溫度升高時(shí)速率小的分子數(shù)目減少，速率大的分子數(shù)目增多D．物體的運(yùn)動(dòng)速度越快，則物體的溫度越高2．下列說法中正確的是（）A．只要溫度相同，任何物體分子的平均動(dòng)能都相同B．分子動(dòng)能指的是由于分子定向運(yùn)動(dòng)而具有的能C．10個(gè)分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和就是這10個(gè)分子的內(nèi)能D．溫度高的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率一定大于溫度低的物體中的每一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率3．如圖所示，玻璃瓶A、B中裝有質(zhì)量相等、溫度分別為60℃的熱水和0℃的冷水，下列說法正確的是（）A．溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，所以A瓶中水分子的平均動(dòng)能比B瓶中水分子的平均動(dòng)能大B．溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越顯著，所以A瓶中水分子的布朗運(yùn)動(dòng)比B瓶中水分子的布朗運(yùn)動(dòng)更顯著C．因質(zhì)量相等，故A瓶中水的內(nèi)能與B瓶中水的內(nèi)能一樣大D．A瓶中水分子間的平均距離比B瓶中水分子間的平均距離小4．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，故當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí)，其各個(gè)狀態(tài)參量都會(huì)改變B．當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會(huì)達(dá)到穩(wěn)定C．只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D．處于平衡態(tài)的熱力學(xué)系統(tǒng)，分子的熱運(yùn)動(dòng)停止5．一杯水含有大量的水分子，若杯中水的溫度升高，則（）A．水分子的平均動(dòng)能增大B．只有個(gè)別水分子的動(dòng)能增大C．所有水分子的動(dòng)能都增大D．每個(gè)水分子的動(dòng)能改變量均相同6．從微觀角度分析宏觀現(xiàn)象是學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)熱現(xiàn)象的重要方法，下列關(guān)于熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)分析正確的是（）A．分子間距離增大時(shí)，分子間作用力先增大再減小B．溫度升高，物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能都增大C．布朗運(yùn)動(dòng)說明懸浮在液體中的固體顆粒內(nèi)的分子在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)D．溫度升高，物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能增大7．關(guān)于熱平衡，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．用溫度計(jì)測(cè)量溫度是根據(jù)熱平衡的原理B．溫度相同的棉花和石頭相接觸，需要經(jīng)過一段時(shí)間才能達(dá)到熱平衡C．若a與b、c分別達(dá)到熱平衡，則b、c之間也達(dá)到了熱平衡D．兩物體溫度相同，可以說兩物體達(dá)到了熱平衡8．下列關(guān)于物體內(nèi)能的說法正確的是（）A．同一個(gè)物體，運(yùn)動(dòng)時(shí)比靜止時(shí)的內(nèi)能大B．一定質(zhì)量的0℃的水的內(nèi)能比相同質(zhì)量的0℃的冰的內(nèi)能大C．靜止的物體的分子平均動(dòng)能為零D．物體被舉得越高，其分子勢(shì)能越大9．關(guān)于溫度與溫標(biāo)，下列說法正確的是（）A．溫度與溫標(biāo)是一回事，所以熱力學(xué)溫標(biāo)也稱為熱力學(xué)溫度B．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值C．?dāng)z氏溫度升高3°C，在熱力學(xué)溫標(biāo)中溫度升高276.15KD．熱力學(xué)溫度每一度的大小與攝氏溫度每一度的大小相等10．氣體初始溫度為27℃，升高了20℃。用熱力學(xué)溫標(biāo)表示，氣體初始溫度為（

）A．27K，升高了20K B．300K，升高了20KC．27K，升高了293K D．300K，升高了293K二、多選題11．下列關(guān)于溫度的說法正確的是（）A．水銀溫度計(jì)是根據(jù)水銀熱脹冷縮的性質(zhì)制造的B．水的沸點(diǎn)為100℃，用熱力學(xué)溫度表示即為373.15KC．水從0℃升高到100℃，用熱力學(xué)溫度表示即為從273.15K升高到373.15KD．溫度由攝氏t升至2t，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度由T升到2T12．下列有關(guān)熱平衡的說法，不正確的是（）A．如果兩個(gè)系統(tǒng)在某時(shí)刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)系統(tǒng)永遠(yuǎn)處于熱平衡狀態(tài)B．熱平衡定律只能研究三個(gè)系統(tǒng)的問題C．如果兩個(gè)系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個(gè)系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個(gè)系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài)D．兩個(gè)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，溫度可以有微小的差別13．如圖所示，內(nèi)徑均勻、兩端開口的“V”形管，B支管豎直插入水銀槽中，A支管與B支管之間的夾角為，A支管中有一段長(zhǎng)為h的水銀柱保持靜止，下列說法中正確的是（）A．B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)B．B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)cosC．B管內(nèi)水銀面比槽內(nèi)水銀面高h(yuǎn)sinD．管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)小hcos高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)14．如圖所示，用彈簧秤拉著一支薄壁玻璃試管，將它的開口向下插在水銀槽中，由于管內(nèi)有一部分空氣，此時(shí)試管內(nèi)水銀面比管外水