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7.4温度和温标
教学目标：
（1）知道什么是状态参量，什么是平衡态。
（2）知道什么是热平衡，什么是热平衡定律。
（3）知道温度的表示方法。
（4）知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计。
（5）理解摄氏温标和热力学温标的转换关系。
新课教学：
引入新课：
一．平衡态和状态参量
1．热力学系统：在研究热学性质时，通常把所研究的对象称为系统。
外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体21世纪教育网
举例
2．状态参量
用来描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。
例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质．用温度描述热学性质等等
3．平衡态
系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统达到了平衡态。21世纪教育网
平衡态的理解
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(温度、体积、压强)不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态．
二．热平衡与温度
1．热平衡：两个相互作用的系统的状态参量不再变化
或说：只要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。
注意：“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
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。
引入：两个系统处于平衡状态，它们必定具有某个共同的热学性质21世纪教育网
3．温度
理解一：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。
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
理解二：温度是表示物体冷热程度的物理量，反映了组成物体的大量分子的无规则运动的激烈程度。
三．温度计与温标
1．温标
定量地描述温度的方法叫做温标。
2．用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度
3．在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。
4．热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系为：
T＝t+273.15 （K）
说明：a.两种温度数值不同，但改变1 K和1℃的温度差相同。
b.０K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。
c．热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一
课堂训练
1．下列说法正确的是( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
BCD [热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确．]
2．下列状态中处于热平衡态的是( )
A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间
B．冰水混合物处于0℃环境中
C．突然被压缩的气体
D．开空调2分钟内教室内的气体
AB [系统处于热平衡态时，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，是平衡状态，故A、B对；突然被压缩的气体温度升高，压强变大，故其不是平衡状态，C错；开空调2分钟内教室内的气体温度、体积均要变化，故其不是平衡状态，D错．]
方法总结 本题易错选D项，原因是不能正确理解平衡态的定义，必须是一段时间后，气体的温度、压强变得一样，显然2分钟太短，以后解决此类问题要注意必须达到系统所有性质都不随时间变化，才达到了平衡状态．
3．关于热平衡，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的数值21世纪教育网
B．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡
C．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右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
ACD [两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，所以A、C、D对，B错．]
方法总结 互为热平衡的系统都具有相同的温度，热平衡定律是解决热平衡问题的依据．
4．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273 K＋t
AB [本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系．T＝273 K＋t，由此可知：－33℃＝240 K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为273 K＋2t，温度变化t，故D错；对于摄氏温度，可取负值的范围为0～－273 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错．]
方法总结 (1)熟练应用T＝t＋273 K是解决有关摄氏温度与热力学温度换算的基础．
(2)就一个分度来说，1℃和1 K相等，即ΔT＝Δt.
(3)对于同一个温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同．
5．关于温度的物理意义，下列说法中正确的是( )
A．温度是物体冷热程度的客观反映
B．人如果感觉到某个物体很冷，就说明这个物体的温度很低
C．热量会自发地从含热量多的物体传向含热量少的物体
D．热量会自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体
AD [温度是表示物体冷热程度的物理量，但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，A正确，B错误；热传递的方向是热量自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体，而热量是过程量，不能说物体含有热量，C错误，D正确．]
6．严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动．为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，最合理的做法是( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水中，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数
D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数
C [要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡，再读出温度计的示数，可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡态下的温度，所以A的做法不正确，C的做法正确，D的做法不正确，B的做法也破坏了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了．]
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7.4温度和温标
教学目标：
（1）知道什么是状态
参量，什么是平衡态。
（2）知道什么是热平衡，什么是热平衡定律。
（3）知道温度的表示方法。
（4）知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计。
（5）理解摄氏温标和热力学温标的转换关系。
新课教学：
引入新课：
一．平衡态和状态参量
1．热力学系统：在研究热学性质时，通常把所研究的
对象称为系统。
外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体
2．状态参量
用来描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。
例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质．用温度描述热学性质等等
3．平衡态
系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统达到了平衡态。（如气体的压强、温度和体积不变时）
平衡态的理解
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(温度、体积、压强)不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态．
二．热平衡与温度
1．热平衡：两个相互作用的系统的状态参量不再变化
注意：“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
或说：只要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．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。
二．热平衡与温度
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
理解一：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。
3．温度
理解二：温度是表示物体冷热程度的物理量，反映了组成物体的大量分子的无规则运动的激烈程度。
三．温度计与温标
1．温标
定量地描述温度的方法叫做温标。
2．用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度
3．在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，
叫热力学温度。
4．热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系为：
T＝t+273.15 （K）
说明：a.两种温度数值不同，但改变1 K和1℃的温度差相同。
b.0K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。
c．热力学温度是国际单位制中七个基本物理量之一
温度计
1.描述系统状态的物理量，叫做系统的________．
2．当系统处于平衡态时，系统所有部分的参量______，且不随时间变化．
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，那么这两个系统之间_____________．
4．________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．
基本概念
状态参量
相同
也必定处于热平衡
温度
5．如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是________．
6．热力学温标表示的温度叫做________，用符号____表示，单位是________符号是________．
7．摄氏温度t与热力学温度T的关系是________．
温标
热力学温度
T
开尔文
K
T＝t＋273.15 K
概念辨析
1．关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是( )
A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统的温度是相等的
C．热平衡就是平衡态
D．处于热平衡的几个系统的温度一定相等
解析：一般来说，描述系统状态的参量不只温度一个，根据平衡状态的定义可以确定A错．根据热平衡的定义可知B和D正确．平衡态是指某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，可见C错，故应选B、D.
答案：BD
课堂训练
1．下列说法正确的是( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
BCD [热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确．]
2．下列状态中处于热平衡态的是( )
A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间
B．冰水混合物处于0℃环境中
C．突然被压缩的气体
D．开空调2分钟内教室内的气体
AB [系统处于热平衡态时，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，是平衡状态，故A、B对；突然被压缩的气体温度升高，压强变大，故其不是平衡状态，C错；开空调2分钟内教室内的气体温度、体积均要变化，故其不是平衡状态，D错．]
方法总结 本题易错选D项，原因是不能正确理解平衡态的定义，必须是一段时间后，气体的温度、压强变得一样，显然2分钟太短，以后解决此类问题要注意必须达到系统所有性质都不随时间变化，才达到了平衡状态．
3．关于热平衡，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的数值
B．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡
C．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右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
ACD [两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，所以A、C、D对，B错．]
方法总结 互为热平衡的系统都具有相同的温度，热平衡定律是解决热平衡问题的依据．
4．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273 K＋t
AB [本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系．T＝273 K＋t，由此可知：－33℃＝240 K，A正确，同时B正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为273 K＋2t，温度变化t，故D错；对于摄氏温度，可取负值的范围为0～－273 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错．]
方法总结 (1)熟练应用T＝t＋273 K是解决有关摄氏温度与热力学温度换算的基础．
(2)就一个分度来说，1℃和1 K相等，即ΔT＝Δt.
(3)对于同一个温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同．
5．关于温度的物理意义，下列说法中正确的是( )
A．温度是物体冷热程度的客观反映
B．人如果感觉到某个物体很冷，就说明这个物体的温度很低
C．热量会自发地从含热量多的物体传向含热量少的物体
D．热量会自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体
AD [温度是表示物体冷热程度的物理量，但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，A正确，B错误；热传递的方向是热量自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体，而热量是过程量，不能说物体含有热量，C错误，D正确．]
6．严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动．为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，最合理的做法是( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水中，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数
D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数
C [要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡，再读出温度计的示数，可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡态下的温度，所以A的做法不正确，C的做法正确，D的做法不正确，B的做法也破坏了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了．]
温度计的测温原理
(1)水银温度计是根据物体热胀冷缩的性质来测量温度的．
(2)金属电阻温度计是根据金属的电阻随温度的变化来测量温度的．
(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．
