物理人教版（2019）选择性必修第三册 2.1 温度和温标（共29张ppt）

(共29张PPT)
§2.1 温度和温标
联系生活实际思考：
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，它们的压强和温度均不相等。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
压强大的气体会向压强小的一方流动，温度高的气体会向温度低一侧传热，经过一段时间后，窗口内各点的压强和温度都相同且不再变化。
研究物理问题
研究对象
一个物体
多个物体
系统
研究的问题不同
选取的系统常不同
例如：
测定某金属块的比热容实验
热学研究对象
系统以外的物质统称为外界或环境
热力学
系 统
如气体、液 体、固体等
大量分子组成的物体或物体系统
一、平衡态与状态参量
1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统．
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．在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法．
热学性质 热学参量： 温度T
力学性质 力学参量： 压强P
一般说来热力学系统，要研究以下几个的性质：
2、状态参量
某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20oC时的气压为5atm。
——描写系统状态的宏观物理量
如：一辆汽车经过二中门口时的速度为10m/s，加速度为1m/s2。
几何性质 几何参量: 体积V
对于一个封闭系统，在经过相当长的时间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变化、且具有确定的状态
——平衡状态，简称平衡态。
特点：
系统的所有性质都不随时间变化
0oC
2atm
5atm
60oC
绝热
例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量 ( )
A．每个气体分子的运动速率 B．压强
C．体积 D．温度
解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量．气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量．显然B、C、D选项正确．
BCD
二、热平衡与温度
1、热平衡：
两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变．最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡．
“平衡态”指的是一个系统的状态，“热平衡”指的是两个系统之间的关系。达到“热平衡”的几个系统，其中的任意一系统一定是处于“平衡态”。
相互接触而传热
冷
热
热平衡
平衡态 热平衡
区别 研究对象
判断依据
联系
平衡态与热平衡的比较
一个系统
两个接触的系统
系统不受外界影响，状态参量不变
两个系统温度相同
处于热平衡的两个系统都处于平衡态
2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)：
3、温度
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。
两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”。我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。
处于热平衡的两个系统具有相同的温度。
热平衡
A
热平衡
B
A B
热平衡
C
C
系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。
温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理．
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.
例2、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．
0摄氏度是这样规定的：
0℃
把冰水混合物的温度规定为0℃。
冰水混合物
100℃
100摄氏度是这样规定的：
把通常情况下，纯水的沸腾温度规定为100℃
沸腾的水
100等份
水银温度计 气体温度计 热电偶温度计
——水银热胀冷缩
电阻温度计
—金属电阻随温度变化
——气体压强随温度变化
——不同导体因温差产生的电动势大小
三、温度计与温标
1、温度计种类：
三、温度计与温标
2、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对测温物质的测温特性随温度变化规律的定量关系作出某种规定；
③确定固定点即温度的零点和分度方法．
3、温标分类：
①摄氏温标（摄氏温度）：单位用℃来表示
②华氏温标（华氏温度）：单位用F来表示
③热力学温标（热力学温度）：单位用K来表示
T = t + 273.15K
开氏温度T与摄氏温度t的关系是：
摄氏温标：
1960年国际计量大会对摄氏温标做了新的定义，规定它由热力学温标导出，定义式为：
t=T-273.15 单位：℃
华氏温标：
华氏温标的温度tF与t之间的关系：
tF＝32+9/5t 单位： °F
说明
①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．在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；
②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时是相隔甚远的；
③一般情况下， T＝t+273 K
一支玻璃管一端与一个鸡蛋大小的玻璃泡相连，另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸人一段水柱。当气温变化时，玻璃泡中气体压强会随着变化，从而使玻璃管内水柱高度发生变化。根据管内水柱高度的变化就可测出相应的温度。
说明“伽利略温度计”的测温物质和测温属性。
科学漫步
形形色色的温度计
双金属温度计
温差热电偶温度计
　例3实际应用中，常用到一种双金属温度计．它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图所示．已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有 ( 　　　 )
双金属温度计
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C．由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由右图可知，其双金属征的内层一定为铜．外层一定为铁
ABC
解析：
双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B选项是正确的．图左图中．加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确．图右图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D选项是错误的．
『判一判』
(1)温度可以从高温物体传递到低温物体。 (　　)
(2)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。 (　　)
(3)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273 K。 (　　)
(4)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。 (　　)
(5)温度升高了1 ℃就是升高了1 K。 (　　)
(6)物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。 (　　)
×
√
√
√
√
×
课 堂 小 结
状态参量与平衡态
平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态
热平衡
与温度
热平衡：状态参量不再变化，两个系统对于传热已经达到平衡
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
温度：两个系统处于热平衡时，具有的共同的热学性质
温标
温度和温标
摄氏温标(t)
热力学温标(T)
关系式：T＝t＋273.15 K
状态参量
体积V
压强P
温度T
100等份
冰水混合物
沸腾的水
100℃
0℃
两个物体放在一起彼此接触，它们若不发生热传递，其原因是( )
A．它们的能量相同
B．它们的比热相同
C．它们的热量相同
D．它们的温度相同
D
练习1
下列关于热力学温度的说法中，正确的是( )
A．热力学温度的零点是－273.15 ℃
B．-1360C比136K温度高
C．0oC等于273.15K
D．1℃就是1K
E．升高1oC就是升高274K
ABC
练习2
t=T-273.15
在25℃左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出，观察它的示数变化情况是（ ）
A．温度计示数上升
B．温度计示数下降
C．温度计示数不变
D．示数先下降后上升
D
练习3