【新教材】高中物理选择性必修三--2.1温度和温标 同步精选课件（24页ppt）

(共24张PPT)
第
节
1
温度和温标
高中物理 选择性必修第三册
第二章
知道状态参量与平衡态。
知道热平衡，理解热平衡定律及温度的意义。
知道温标、摄氏温标和热力学温标，知道摄氏温度与热力学温度的转换关系。
学习目标
引入
假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成A、B两部分，它们的压强分别为pA、pB，温度分别为TA、TB。打开挡板K后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态？
一、状态参量与平衡态
1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统。在热学中把所研究的由大量分子组成的物体就叫做热力学系统。
系统以外的周围物体称之为外界或环境，系统与外界之间往往存在相互的作用．
系统1
系统2
外界
2、状态参量 ： 描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量
物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量。
系统间力的作用用压强P
力学参量
几何参量
确定系统冷热程度用温度T
热学参量
容积为100L
温度为20oC
确定空间范围用体积V
状态参量
冷空气
在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是无外界影响下的状态。
由于分子做无规则的热运动，在这样的条件下达到的平衡往往整体平衡局部不平衡，且达到的平衡态具有一定的不稳定性，存在一定的起伏。这样的平衡称为动态平衡。
热水
热水
温空气
热水
温水
非平衡态
平衡态
3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时状态称之为平衡态
注意：
①平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。
②类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。
③处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统未必处于平衡态。
二、热平衡与温度
如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将发生改变。经过一段时间以后，状态参量就不再变化了，这说明两个系统对于传热来说已经达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。
1、热平衡（两个系统）
系统1
系统2
※ （1） 如果两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的．
（2） 平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的．
2、热平衡定律：
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。又叫热力学第零定律。
系统1
系统3
系统2
3、温度
两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个“共同的热学性质”。表征这个“共同热学性质”的物理量就是温度。
（1） 宏观上温度表示物体的冷热程度。
（2） 微观上温度反映分子热运动的激烈程度。
① 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
　② 系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同。
　③若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，根据热平衡定律，A
的温度便与B的温度相等。（温度计测温原理）
例：一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态 为什么
解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态。
答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换．
三、温度计与温标
1、温度计
（1）温度计：用来测量物体（系统）温度的仪器叫温度计。
（2）温度计的测量原理：它是利用物质的某一物理属性随温度变化来标志温度的。
①水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质来测量温度的。
②金属温度计是根据金属电阻随温度变化来测量温度的。
③气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的。
④电偶温度计是根据不同导体因温差产生的电动势大小来测量温度的。
2、温标
（1）温标：定量描述温度的方法叫做温标 。
温标的建立包含三个要素：
①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质；
②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定；
③确定温度的零点和分度方法．
（2）摄氏温标
① 摄氏温标(t)：
标准大气压下冰的熔点为0oC
标准大气压下水的沸点为100oC
在0oC与100oC之间等分成100等份，每一份为1oC
② 摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度。单位是：摄氏度，“oC”
规定：
（2）热力学温度(T)．
① 定义：1848年，开尔文建立了热力学温标，规定摄氏温度的-273.15oC为零值，它的一度也等于摄氏温度的一度。这种表示温度的方法就是开尔文温标，也叫热力学温标，表示的温度叫热力学温度（T）。
③ 单位：开尔文，简称开。符号为K．
② 热力学零度: - 273.15 oC
④ 摄氏温标t与热力学温度T的关系：
T＝t+273.15 K
①热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一.
③摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K．
④由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化l℃与变化l K的变化量是等同的，但物体所处状态为l℃与l K是相隔甚远的。
T = t
②热力学温度的零底（0K）是低温的极限，永远达不到。
例．关于热力学温度和摄氏温度，以下说法中正确的是( )
A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中个基本单位之一
B．温度升高了1℃就是升高了1K
C．物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关
D．0℃ 的温度可用热力学温度粗略地表示为273K
ABD
本课小结
温度和温标
热力学概念
热平衡
状态参量
热力学概念
热平衡定律
温度
温度计
温标
当堂检测
1. 关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是（　　）
A.热平衡就是平衡态
B.只要系统的温度不变化，系统就处于平衡态
C.处于热平衡的两个系统内能一定相同
D.处于热平衡的两个系统温度一定相同
D
【解析】A错：平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果。
B错：一个系统的温度、压强、体积都不变化，系统才处于平衡态，仅仅根据温度不变且处处相等不能得出系统一定处于平衡态的结论。
C错，D对：如果两个系统处于热平衡状态，则它们的温度一定相同，而系统的内能与温度、体积、质量等有关。
2.［多选］下列关于热平衡定律的理解，正确的是（　　）
A.两系统的温度相同时，才能达到热平衡
B. A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统也达到热平衡
C.甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，达到热平衡，再将丙与乙接触也达到热平衡，则甲、丙是处于热平衡的
D.热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同
提示：两个系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，但压强、体积不一定相同。
AB
3.［多选］关于热力学温度和摄氏温度，下列说法正确的是（　　）
A.用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法
B.用两种温标表示某温度时，两者的数值不等
C.1 K就是1 ℃
D.当温度变化1 ℃时，也可说成温度变化274.15 K
【解析】　A对：摄氏温标和热力学温标是表示温度的两种方法。
B对：摄氏温度和热力学温度的关系是T=t+273.15 K，两者数值不等。
C、D错：当温度变化了1 ℃时，可以说成温度变化了1 K，不能说1 K就是1 ℃，只是热力学温度与摄氏温度的差值相等。
AB
4.［多选］伽利略制造了世界上第一个温度计——空气温度计。如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则（　　）
A.该温度计的测温物质是槽中的液体
B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D.该温度计测温物质的体积与其温度有关
解析：A、B错，C对：细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气。
D对：该温度计中气体的体积与环境温度有关。
CD
谢 谢！