物理人教版（2019）选择性必修第三册2.1 温度和温标（共33张ppt）

(共33张PPT)
人教社2019版高中物理选择性必修三
第二章气体、固体和液体
1.温度和温标
核心素养
物理观念
1.知道热力学系统及热力学系统的状态参量。
2.知道平衡态和热平衡的定义
3.明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系。
4.了解温度计的原理,知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
科学思维
1.体会两个不同系统热平衡建立的过程。理解热平衡建立的条件。
2.体会生活中的热平衡现象,会利用热学参量分析有关现象。
1.温度和温标
1.温度和温标
课前诊测
关于气体的思考：气体的压强、体积、温度都是描述气体的状态参量，分别反映了气体的力学性质、空间范围、冷热程度。三者密切相关、联系紧密。
一、状态参量与平衡态
情境探究1.
如图,将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间,鸡蛋处于什么状态
要点提示: 鸡蛋会处于平衡态。
这时系统内包括温度、体积、压强在内的所有状态参量都不随时间变化,系统处于平衡态。
1.温度和温标
1.温度和温标
一、状态参量与平衡态
情境探究2.
要点提示:容器内气体最终会温度相同、压强相同、体积相同，所有状态参量都不随时间变化时,容器内的气体处于平衡态。
1.热力学系统的状态参量
(1)体积V:系统的几何参量,它可以确定系统的空间范围。
(2)压强p:系统的力学参量,它可以描述系统的力学性质。
(3)温度T:系统的热学参量,它可以确定系统的冷热程度。
知识归纳
一、状态参量与平衡态
2.平衡态的理解
(1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同,热力学的平衡态是一种动态平衡,组成系统的分子仍在不停地做无规则运动,只是分子运动的平均效果不随时间变化,表现为系统的宏观性质不随时间变化。
(2)平衡态的特点:系统温度、压强、体积不发生变化。系统处于平衡态时,所有的状态参量都不随时间变化。
例1 (多选)下列系统处于平衡态的是(　　)
A.将一金属块放在沸水中加热足够长的时间
B.冰水混合物处在0 ℃环境中
C.一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动,容器突然停止运动,此时容器内的气体
D.开空调2分钟内教室内的气体
解析:系统处于平衡态时,其状态参量稳定不变,金属块放在沸水中加热足够长的时间,冰水混合物在0 ℃环境中,其温度、压强、体积都不再变化,是平衡态,故A、B对;一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动突然停止时,容器内气体的温度升高,故其不是平衡态,C错;开空调2分钟内教室内的气体的温度会变化,故其不是平衡态,D错。
答案AB
典例精析
两步法判断热力学系统是否处于平衡态
1.判断热力学系统是否受到外界的影响。
2.判断系统的状态参量(压强、体积和温度)是否发生变化。
3.如果系统不受外界的影响,且状态参量不发生变化,系统就处于平衡态,否则就是非平衡态。
一、状态参量与平衡态
规律方法
变式训练1如果一个系统达到了平衡态,那么这个系统各处的(　　)
A.温度、压强、体积都一定达到了稳定的状态不再变化
B.温度一定达到了某一稳定值,但压强和体积仍是可以变化的
C.温度一定达到了某一稳定值,并且分子不再运动,达到了“凝固”状态
D.温度、压强不再变化,但体积仍可变化
解析如果一个系统达到了平衡态,系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等都不再随时间发生变化。温度达到稳定值,分子仍然是运动的,不可能达到所谓的“凝固”状态。
答案A
二、热平衡与温度
情境探究
刀剑淬火是制作刀剑的重要过程,如图所示,是刀剑刚入水淬火的瞬间,在这一瞬间,刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态 经过一段时间后,是否达到热平衡状态 达到热平衡状态的标志是什么
要点提示：淬火瞬间由于一部分刀剑在水的外部,一部分处于水的内部,温度不相同,没有达到热平衡状态;当经过一段时间后,它们的温度相等,达到了热平衡状态;达到热平衡状态的标志是温度相等。
1.温度和温标
知识归纳
1.平衡态与热平衡的区别和联系
状态 平衡态 热平衡
区 别 研究 对象 一个系统 两个接触的系统
判断 依据 系统不受外界影响,状态参量不变 两个系统的温度相同
联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态
二、热平衡与温度
2.热平衡
相互接触而传热的两个系统,各自的状态参量将会相互影响而分别改变,最后,两个系统的状态参量将不再变化,我们就说两个系统达到了热平衡,一切达到热平衡的系统都具有相同的温度,所以两个系统达到热平衡的标志是系统具有相同的温度。
3.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。
4.温度与热平衡
(1)温度在宏观上,表示物体的冷热程度。
(2)温度在微观上,反映分子热运动的剧烈程度。
(3)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。
知识归纳
二、热平衡与温度
特别提醒：达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度;若温度不同,即两个系统没有达到热平衡,则系统一定存在着热交换。
例2 (多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体,将甲和乙接触很长一段时间后分开,再将乙和丙接触很长一段时间后分开(发生了热交换),假设只有在它们相互接触时有热传递,不接触时与外界没有热传递,则(　　)
A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B.只有乙、丙达到了平衡态,甲没有达到平衡态
C.乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D.乙、丙两物体达到了热平衡
典例精析
答案AD
解析甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递,所以甲、乙、丙
三个物体都达到了平衡态
解析甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递,所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态,A正确,B错误;甲和乙接触一段时间后分开,甲和乙达到了热平衡,但乙和丙接触一段时间后,乙的温度又发生了变化,甲和乙的热平衡被破坏,乙和丙两物体达到了热平衡,C错误,D正确。
答案AD
典例精析例2
判断系统达到热平衡的两个方法
1.根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断。如果不发生变化,处于热平衡,发生变化则不处于热平衡。
2.根据两个系统的温度是否相同判断。如果相同,处于热平衡,不相同则不处于热平衡。
规律方法
二、热平衡与温度
变式训练2(多选)下列说法正确的是(　　)
A.放在腋下足够长时间的水银体温计中的水银与人体达到热平衡
B.温度相同的棉花和石头相接触,需要经过一段时间才能达到热平衡
C.若a与b、c都达到热平衡,则b、c之间也达到了热平衡
D.两物体温度相同,可以说两物体达到了热平衡
解析两个物体紧密接触时,如果两者的温度有差异,它们之间就会发生热传递,高温物体将向低温物体传热,最终使二者的温度达到相等,即达到热平衡,故A、D正确;两个物体的温度相同时,不会发生热传递,已经达到热平衡,故B错误;若a与b、c都达到热平衡,三者温度一定相等,所以b、c之间也达到了热平衡,故C正确。
答案ACD
变式训练3.(多选)关于热平衡,下列说法正确的是(　　)
A.系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同
B.标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C.量体温时水银体温计需要和身体接触十分钟左右是为了让体温计跟身体达到热平衡
D.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
解析:两个系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同,或者说它们的冷热程度相同。A、C、D正确,B错误。
答案ACD
三、温度计与温标
情境探究
海明威在短篇小说《一天的等待》中有这样一段对话:
爸爸:“人发烧到一百零二度是不会死的,你真是在说傻话。”
儿子:“我知道会的。在法国上学的时候,同学们告诉我,发烧到四十度就活不了了。我已经一百零二度了。”
其中的102度是指的华氏温度,40度是指的摄氏温度,同学们可以查阅资料,进一步了解它们之间的关系,并把40 ℃换算成热力学温度。
要点提示：40 ℃换算成热力学温度为313.15 K。
1.温度和温标
知识归纳
1.“温度”含义的两种说法
宏观 角度 温度表示物体的冷热程度,这样的定义带有主观性,因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的,往往是不准确的
热平衡 角度 温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出,两个系统相互处于热平衡时,存在一个数值相等的物理量,这个物理量就是温度,这样的定义更具有科学性
三、温度计与温标
3.温标
(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。
(2)温标要素:第一,选择某种具有测温属性的测温物质;第二,了解测温物质的测温属性随温度变化的函数关系;第三,确定温度零点和分度的方法。
三、温度计与温标
知识归纳
(3)摄氏温标和热力学温标
温标 摄氏温标 热力学温标
零度的规定 一个标准大气压下冰 水混合物的温度 -273.15 ℃(绝对零度)
温度名称 摄氏温度 热力学温度
温度符号 t T
单位名称 摄氏度 开尔文
单位符号 ℃ K
关系 (1)T=t+273.15 K,粗略表示为T=t+273 K (2)每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小相等
例3 (多选)关于热力学温度和摄氏温度,下列说法错误的是(　　)
A.某物体摄氏温度为10 ℃,即热力学温度为10 K
B.热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 ℃
C.摄氏温度升高10 ℃,对应热力学温度升高283 K
D.热力学温度和摄氏温度的温标不同,两者表示的温度无法比较
解析热力学温度与摄氏温度的关系T=t+273.15 K,所以选项A错误;对于T=t+273.15 K,有许多同学错误地认为可变形为ΔT=Δt+273.15 K,而认为C选项正确,实际上ΔT=T2-T1=t2-t1=Δt,即用摄氏温度表示的温差等于用热力学温度表示的温差,所以选项B正确,选项C、D错误。
答案ACD
典例精析
热力学温度与摄氏温度关系的理解
1.T=t+273.15 K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问 题的基础。
2.摄氏温度变化1 ℃与热力学温度变化1 K是等效的,即ΔT=Δt ,而不是ΔT=Δt+273.15 K。
3.绝对零度是低温的极限,只能接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值。
规律方法
三、温度计与温标
4.热力学温度单位(开尔文)是国际单位制中七个基本单位之一。
变式训练4(多选)关于热力学温度下列说法中正确的是(　　)
A.-33 ℃=240 K
B.温度变化1 ℃,也就是温度变化1 K
C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D.温度由t升至2t,对应的热力学温度升高了t+273 K
E.-136 ℃比136 K温度高
解析粗略计算时,T=t+273 K,由此可知-33 ℃=240 K,A正确,同时B正确;因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C错;D选项中初态热力学温度为t+273 K,末态为2t+273 K,温度升高了t,故D错;根据T=t+273 K,可知-136 ℃=137 K,E正确。
答案ABE
变式训练5.(多选)下列关于热力学温度的说法中,正确的是(　　)
A.-136 ℃比136 K温度高
B.0 ℃等于273.15 K
C.升高1 ℃就是升高1 K
D.升高1 ℃就是升高274.15 K
解析热力学温度和摄氏温度是表示温度的不同方法,它们最大的区别就是规定的零点不同,但每一度的大小是一样的。根据T=t+273.15 K可知-136 ℃=137.15 K,0 ℃ 等于273.15 K,A、B正确;由ΔT=Δt知C正确,D错误。
答案ABC
变式训练6.关于温度与温标,下列说法正确的是(　　)
A.温度与温标是一回事,所以热力学温标也称为热力学温度
B.摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C.摄氏温度升高3 ℃,在热力学温标中温度升高276.15 K
D.热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等
解析温标是温度数值的表示方法,所以温度与温标是不同的概念,用热力学温标表示的温度称为热力学温度,选项A错误;摄氏温度可以取负值,但是热力学温度不能取负值,因为热力学温度的零点是低温的极限,故选项B错误;摄氏温度的每一度与热力学温度的每一度的大小相等,摄氏温度升高3 ℃,也就是热力学温度升高了3 K,故选项C错误,选项D正确。
答案D
知识架构
1.温度和温标
知识归纳
相互接触并传热的两个系统，若其状态参量不再变化，则达到热平衡
热平衡的标志是系统具有相同的温度
热平衡
热力学温度与摄氏温度关系
T=t+273.15 K
所有状态参量都不随时间变化时,则气体处于平衡态
压强
温度
体积
平衡态
1.温度和温标
温度计
1.正误判断
(1)表示系统的状态参量常用的有体积、阿伏加德罗常数和温度。(　　)
(2)热平衡是指系统静止或匀速直线运动且系统内部分子停止
运动的状态。(　　)
(3)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。(　　)
(4)两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量。(　　)
(5)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273 K。(　　)
(6)温度升高了10 ℃也就是升高了10 K。(　　)
(7)物体的温度由本身决定,数值与所选温标无关。(　　)
(8)水银温度计测温原理是热平衡定律。(　　)
随堂检测
×
×
×
×
√
√
√
√
2.两个温度不同的物体相互接触,达到热平衡后,它们具有相同的物理量是(　　)
A.质量 B.密度 C.温度 D.重力
随堂检测
解析：由热平衡定律可知,C选项正确。
答案C
3.有关温标的说法正确的是(　　)
A.温标不同,测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B.不同温标表示的温度数值不同,则说明温度不同
C.温标的规定都是人为的,没有什么理论依据
D.热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法,表示的温度数值没有关系
解析温标不同,测量同一系统的温度数值一般不同,A正确,B错误;每一种温标的规定都有一定意义,如摄氏温标的0 ℃表示一个标准大气压下冰的熔点,100 ℃为一个标准大气压下水的沸点,C错误;热力学温标和摄氏温标的数值关系为T=t+273 K,D错误。
随堂检测
答案A
4.(多选)关于热平衡的下列说法中正确的是(　　)
A.系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同数值
B.标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C.量体温时,温度计须和身体接触5~10分钟是为了让温度计跟身体达到热平衡
D.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
解析达到热平衡时温度相同,或者说温度相同就表明两系统达到了热平衡,故B错,应选A、C、D。
随堂检测
答案ACD
5.家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度,摄氏温度是把冰熔点的温度定为0 ℃,水沸点的温度为100 ℃,两温度之间分为100等份,每一份为1 ℃;而华氏温度把冰熔点定为32华氏度,把水的沸点定为212华氏度,中间分为180等份,每一等份为1华氏度。(本题所述皆为标准大气压下)求:
(1)温度每上升1 ℃,即上升多少华氏度
(2)人的正常体温若取37 ℃,对应多少华氏度
(2)37×1.8华氏度+32华氏度=98.6华氏度。
答案(1)1.8华氏度　(2)98.6华氏度
随堂检测
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同学们再见