2014-2015学年人教版选修3-3 第七章第4节：温度和温标 课件（32张）
文档属性
| 名称 | 2014-2015学年人教版选修3-3 第七章第4节：温度和温标 课件（32张） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2015-04-20 18:04:42 | ||
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文档简介
课件33张PPT。4 温度和温标一、状态参量与平衡态
1.状态参量:描述系统状态的物理量叫系统的状态参量。通常
用_____描述其几何性质,用_____描述其力学性质,用_____描
述其热学性质。
2.平衡态:对于一个不受外界影响的系统,无论其初始状态如何,
经过足够长的时间,必将达到_____、_____不再随时间变化的
状态,这种状态叫_______,否则就是_________。体积压强温度温度压强平衡态非平衡态二、热平衡与温度
1.热平衡:两个相互接触的系统,它们之间没有隔热材料,或通
过导热性能好的材料接触,经过一段时间,这两个系统的状态
参量不再发生变化,即这两个系统达到了___________。
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_______。
3.温度:处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”,即
_____。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。热平衡状态热平衡温度三、温度计与温标
1.摄氏温标:早期的摄氏温标规定,标准大气压下冰的熔点为
____,水的沸点为______。
2.热力学温标:热力学温标的0点规定为摄氏温度的__________,
它的一度与摄氏温度的一度相等,这种表示温度的方法就是热
力学温标,也叫_______温标,用热力学温标表示的温度叫热力
学温度,单位是_______,简称开(K)。
3.热力学温度与摄氏温度的关系:T=___________。0℃100℃-273.15℃开尔文开尔文t+273.15 K1.判一判
(1)平衡态是一种理想情况。 ( )
(2)处于热平衡的两个系统具有相同的热量。 ( )
(3)现代技术可以达到绝对零度。 ( )
(4)1 K=1℃。 ( )提示：(1)√。当系统处于平衡态时,系统应该不受外界的影响,但任何系统完全不受外界影响又是不可能的,所以说平衡态是一种理想情况。
(2)×。处于热平衡的两个系统具有相同的温度。
(3)×。绝对零度是温度的下限,只能接近,而不能达到。
(4)×。热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273.15 K,所以 1 K不等于1℃,但热力学温度升高1 K与摄氏温度升高1℃相同。2.想一想
(1)两个温度不同的物体相互接触,经过一定的时间一定能达到热平衡吗?
提示：不一定。如果一个物体的温度持续升高,两个物体之间总存在一个温度差,此时就不是热平衡状态。
(2)当系统处于平衡态时,系统的所有性质都不随时间变化,是绝对不变的吗?
提示：不是。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,即使系统处于平衡态,仍可能发生偏离平衡态的微小变化。主题一 状态参量与平衡态
1.对一个热力学系统,我们一般研究它的几何性质、力学性质和热学性质,描述这些性质的状态参量一般有哪些?
提示：描述几何性质的有体积,描述力学性质的有压强,描述热学性质的有温度。2.把不同压强、不同温度的两箱气体注入同一个容器中,气体的状态参量会如何变化?如果容器与外界没有能量交换,如何从宏观上判断容器内气体是否达到平衡态?
提示：把不同压强、不同温度的两箱气体注入同一个容器中,压强较大的气体会向压强较小的一方流动,温度较高的气体会向温度较低的一方传热。如果容器与外界没有能量交换,从宏观上看,当气体的压强和温度不再变化时,就可判断容器内气体达到平衡态。3.表示系统存在状态的各物理量中只有温度不断发生变化就说系统处于平衡态,对吗?
提示：不对。描述系统存在状态的任何一状态参量发生变化,系统都处于非平衡态,温度是描述系统存在状态的其中一个物理量,温度发生变化,说明系统不处于平衡态,所以这种说法不对。描述系统状态的热学参量有多个,其中任何一个发生变化,系统就不处于平衡态。【知识点睛】平衡态与状态参量
(1)系统:在物理学中,通常把所研究的对象称为系统。
(2)状态参量:用来描述系统状态的物理量。
(3)平衡态特征:系统的所有性质都不随时间变化。【误区警示】平衡态的理解
(1)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。
(2)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状态。【典例1】下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是 ( )
A.将一根铁丝的一端插入100℃的水中,另一端插入0℃的冰水混合物中,经过足够长的时间,铁丝处于平衡态
B.两个温度不同的物体相互接触时,这两个物体组成的系统处于非平衡态
C.0℃的冰水混合物放入1℃的环境中,冰水混合物处于平衡态
D.压缩密闭容器中的空气,空气处于平衡态【解题探究】(1)当系统处于平衡状态时,所有性质_______
(选填“发生”或“不发生”)变化。
(2)处于平衡状态的系统_____(选填“受”或“不受”)外界
影响。
【解析】选B。铁丝受到外界因素影响,不是平衡态,只是一种稳定状态,A错误;两物体温度不同,接触后高温物体会向低温物体传热,是非平衡态,B正确;0℃的冰水混合物放入1℃的环境中,周围环境会向冰水混合物传热,不是平衡态,C错误;压缩密闭容器中的空气,要对空气做功,机械能转化为内能,不是平衡态,D错误。不发生不受【变式训练】下列说法中正确的是 ( )
A.状态参量是描述系统状态的物理量,故当系统的状态变化时,其各个状态参量都会改变
B.当系统不受外界影响,且经过足够长的时间,其内部各部分状态参量将会达到稳定
C.只有处于平衡态的系统才有状态参量
D.两个物体发生热传递时,它们组成的系统处于非平衡态【解析】选B、D。由于描述系统的各种性质需要不同的物理量,只要其中某个量变化,系统的状态就会发生变化,不一定各个状态参量都发生变化,A选项错;系统处于平衡态或非平衡态,只是状态参量有无变化,因而C错误;当系统不受外界影响时,系统总要趋于平衡,其内部各部分状态参量趋于稳定,B正确;两个物体发生热传递时,两个物体组成的系统内部仍存在温差,故系统处于非平衡态,故D正确。主题二 探究系统达到热平衡的特征
1.从宏观和微观两个角度如何理解温度的概念?
提示：(1)宏观上,表示物体的冷热程度。
(2)微观上,反映分子热运动的激烈程度,温度是分子平均动能大小的标志。2.用温度计测量一杯热水的温度时,要等到温度计的示数稳定后再读数,并且要使温度计保留在水中,原因是什么?
提示：温度计的示数稳定后,温度计与热水两个系统达到热平衡,温度计的示数即为热水的温度;如果把温度计拿出热水读数,由于温度计与空气的温度不同,要向空气传热,则示数就不是热水的温度了。
3.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是什么?它有什么特征?
提示：是温度。它的特征是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”。【知识点睛】热平衡的理解
(1)相互接触的两个系统,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,我们就说两系统达到了热平衡。
(2)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准是系统具有相同的温度。
(3)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。【误区警示】平衡态与热平衡概念的区别
(1)平衡态不是热平衡,平衡态是对某一系统而言的,热平衡是对两个接触的系统而言的;
(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时,它们的状态可能会发生变化,直到温度相同时,两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。【典例2】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,说明这两个系统原来的温度是相等的
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
【解题探究】(1)一个系统的温度、压强、体积都不再变化,
才是处于_______;
(2)若两个系统的温度相等,则两个系统已达到_______。平衡态热平衡【解析】选B、D。一般来说,描述系统的状态参量不止一个,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,选项A错误。根据热平衡的定义可知B和D是正确的。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,可见选项C错误。【变式训练】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
【解析】选A、C、D。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。主题三 温度计与温标
1.温度计能够用来测量温度的基本原理是什么?
提示：热平衡定律。例如,温度计跟物体A处于热平衡,它同时也跟物体B达到热平衡,那么A的温度与B的温度相等。温度计与待测物体达到热平衡时,二者温度相同。
2.温标是定量描述温度的方法,那么如何确定一个温标?
提示：第一,选择某种具有测温属性的测温物质;第二,了解测温物质随温度变化的函数关系;第三,确定温度零点和分度的方法。3.结合表格对比分析摄氏温标和热力学温标的关系冰水-273.15℃tT摄氏度开尔文℃Kt+273.15 K相等【知识点睛】“温度”含义的两种说法
(1)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。
(2)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,两个物体相互处于热平衡时,存在一个数值相等的态函数,这个态函数就是温度,这样的定义更具有科学性。【误区警示】热力学温度与摄氏温度
对于热力学温度和摄氏温度的关系,易出现以下两点错误:
①单位混淆;②错用公式T=t+273.15K,把物体的温度和物体升高的温度混淆,认为摄氏温度升高1℃,热力学温度升高ΔT=Δt+273.15K从而出错。弄清二者关系一要强调二者的单位,二要明确热力学温标和摄氏温标表示的温差相同,即ΔT=Δt。【典例3】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
【解题探究】(1)热力学温度与摄氏温度换算关系
T=___________。
(2)就一个分度而言,1℃和1 K相等,即ΔT=____。t+273.15 KΔt【解析】选A、B。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中热力学温度初态为273 K+t,末态为273 K+2t,温度变化tK,故D错;对于摄氏温度可取负值的范围为-273～0℃,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C错。【变式训练】室温27℃相当于热力学温度的 ( )
A.300 K B.310 K
C.250 K D.200 K
【解析】选A。热力学温度与摄氏温度的换算公式为T=t+ 273.15 K。在粗略计算中,可用T=t+273 K,因此27℃相当于热力学温度中的300 K,A选项正确。
1.状态参量:描述系统状态的物理量叫系统的状态参量。通常
用_____描述其几何性质,用_____描述其力学性质,用_____描
述其热学性质。
2.平衡态:对于一个不受外界影响的系统,无论其初始状态如何,
经过足够长的时间,必将达到_____、_____不再随时间变化的
状态,这种状态叫_______,否则就是_________。体积压强温度温度压强平衡态非平衡态二、热平衡与温度
1.热平衡:两个相互接触的系统,它们之间没有隔热材料,或通
过导热性能好的材料接触,经过一段时间,这两个系统的状态
参量不再发生变化,即这两个系统达到了___________。
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_______。
3.温度:处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”,即
_____。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。热平衡状态热平衡温度三、温度计与温标
1.摄氏温标:早期的摄氏温标规定,标准大气压下冰的熔点为
____,水的沸点为______。
2.热力学温标:热力学温标的0点规定为摄氏温度的__________,
它的一度与摄氏温度的一度相等,这种表示温度的方法就是热
力学温标,也叫_______温标,用热力学温标表示的温度叫热力
学温度,单位是_______,简称开(K)。
3.热力学温度与摄氏温度的关系:T=___________。0℃100℃-273.15℃开尔文开尔文t+273.15 K1.判一判
(1)平衡态是一种理想情况。 ( )
(2)处于热平衡的两个系统具有相同的热量。 ( )
(3)现代技术可以达到绝对零度。 ( )
(4)1 K=1℃。 ( )提示：(1)√。当系统处于平衡态时,系统应该不受外界的影响,但任何系统完全不受外界影响又是不可能的,所以说平衡态是一种理想情况。
(2)×。处于热平衡的两个系统具有相同的温度。
(3)×。绝对零度是温度的下限,只能接近,而不能达到。
(4)×。热力学温度与摄氏温度的关系为T=t+273.15 K,所以 1 K不等于1℃,但热力学温度升高1 K与摄氏温度升高1℃相同。2.想一想
(1)两个温度不同的物体相互接触,经过一定的时间一定能达到热平衡吗?
提示：不一定。如果一个物体的温度持续升高,两个物体之间总存在一个温度差,此时就不是热平衡状态。
(2)当系统处于平衡态时,系统的所有性质都不随时间变化,是绝对不变的吗?
提示：不是。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,即使系统处于平衡态,仍可能发生偏离平衡态的微小变化。主题一 状态参量与平衡态
1.对一个热力学系统,我们一般研究它的几何性质、力学性质和热学性质,描述这些性质的状态参量一般有哪些?
提示：描述几何性质的有体积,描述力学性质的有压强,描述热学性质的有温度。2.把不同压强、不同温度的两箱气体注入同一个容器中,气体的状态参量会如何变化?如果容器与外界没有能量交换,如何从宏观上判断容器内气体是否达到平衡态?
提示：把不同压强、不同温度的两箱气体注入同一个容器中,压强较大的气体会向压强较小的一方流动,温度较高的气体会向温度较低的一方传热。如果容器与外界没有能量交换,从宏观上看,当气体的压强和温度不再变化时,就可判断容器内气体达到平衡态。3.表示系统存在状态的各物理量中只有温度不断发生变化就说系统处于平衡态,对吗?
提示：不对。描述系统存在状态的任何一状态参量发生变化,系统都处于非平衡态,温度是描述系统存在状态的其中一个物理量,温度发生变化,说明系统不处于平衡态,所以这种说法不对。描述系统状态的热学参量有多个,其中任何一个发生变化,系统就不处于平衡态。【知识点睛】平衡态与状态参量
(1)系统:在物理学中,通常把所研究的对象称为系统。
(2)状态参量:用来描述系统状态的物理量。
(3)平衡态特征:系统的所有性质都不随时间变化。【误区警示】平衡态的理解
(1)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。
(2)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状态。【典例1】下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是 ( )
A.将一根铁丝的一端插入100℃的水中,另一端插入0℃的冰水混合物中,经过足够长的时间,铁丝处于平衡态
B.两个温度不同的物体相互接触时,这两个物体组成的系统处于非平衡态
C.0℃的冰水混合物放入1℃的环境中,冰水混合物处于平衡态
D.压缩密闭容器中的空气,空气处于平衡态【解题探究】(1)当系统处于平衡状态时,所有性质_______
(选填“发生”或“不发生”)变化。
(2)处于平衡状态的系统_____(选填“受”或“不受”)外界
影响。
【解析】选B。铁丝受到外界因素影响,不是平衡态,只是一种稳定状态,A错误;两物体温度不同,接触后高温物体会向低温物体传热,是非平衡态,B正确;0℃的冰水混合物放入1℃的环境中,周围环境会向冰水混合物传热,不是平衡态,C错误;压缩密闭容器中的空气,要对空气做功,机械能转化为内能,不是平衡态,D错误。不发生不受【变式训练】下列说法中正确的是 ( )
A.状态参量是描述系统状态的物理量,故当系统的状态变化时,其各个状态参量都会改变
B.当系统不受外界影响,且经过足够长的时间,其内部各部分状态参量将会达到稳定
C.只有处于平衡态的系统才有状态参量
D.两个物体发生热传递时,它们组成的系统处于非平衡态【解析】选B、D。由于描述系统的各种性质需要不同的物理量,只要其中某个量变化,系统的状态就会发生变化,不一定各个状态参量都发生变化,A选项错;系统处于平衡态或非平衡态,只是状态参量有无变化,因而C错误;当系统不受外界影响时,系统总要趋于平衡,其内部各部分状态参量趋于稳定,B正确;两个物体发生热传递时,两个物体组成的系统内部仍存在温差,故系统处于非平衡态,故D正确。主题二 探究系统达到热平衡的特征
1.从宏观和微观两个角度如何理解温度的概念?
提示：(1)宏观上,表示物体的冷热程度。
(2)微观上,反映分子热运动的激烈程度,温度是分子平均动能大小的标志。2.用温度计测量一杯热水的温度时,要等到温度计的示数稳定后再读数,并且要使温度计保留在水中,原因是什么?
提示：温度计的示数稳定后,温度计与热水两个系统达到热平衡,温度计的示数即为热水的温度;如果把温度计拿出热水读数,由于温度计与空气的温度不同,要向空气传热,则示数就不是热水的温度了。
3.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是什么?它有什么特征?
提示：是温度。它的特征是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”。【知识点睛】热平衡的理解
(1)相互接触的两个系统,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,我们就说两系统达到了热平衡。
(2)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准是系统具有相同的温度。
(3)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。【误区警示】平衡态与热平衡概念的区别
(1)平衡态不是热平衡,平衡态是对某一系统而言的,热平衡是对两个接触的系统而言的;
(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时,它们的状态可能会发生变化,直到温度相同时,两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。【典例2】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,说明这两个系统原来的温度是相等的
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
【解题探究】(1)一个系统的温度、压强、体积都不再变化,
才是处于_______;
(2)若两个系统的温度相等,则两个系统已达到_______。平衡态热平衡【解析】选B、D。一般来说,描述系统的状态参量不止一个,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,选项A错误。根据热平衡的定义可知B和D是正确的。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,可见选项C错误。【变式训练】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
【解析】选A、C、D。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。主题三 温度计与温标
1.温度计能够用来测量温度的基本原理是什么?
提示：热平衡定律。例如,温度计跟物体A处于热平衡,它同时也跟物体B达到热平衡,那么A的温度与B的温度相等。温度计与待测物体达到热平衡时,二者温度相同。
2.温标是定量描述温度的方法,那么如何确定一个温标?
提示：第一,选择某种具有测温属性的测温物质;第二,了解测温物质随温度变化的函数关系;第三,确定温度零点和分度的方法。3.结合表格对比分析摄氏温标和热力学温标的关系冰水-273.15℃tT摄氏度开尔文℃Kt+273.15 K相等【知识点睛】“温度”含义的两种说法
(1)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。
(2)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,两个物体相互处于热平衡时,存在一个数值相等的态函数,这个态函数就是温度,这样的定义更具有科学性。【误区警示】热力学温度与摄氏温度
对于热力学温度和摄氏温度的关系,易出现以下两点错误:
①单位混淆;②错用公式T=t+273.15K,把物体的温度和物体升高的温度混淆,认为摄氏温度升高1℃,热力学温度升高ΔT=Δt+273.15K从而出错。弄清二者关系一要强调二者的单位,二要明确热力学温标和摄氏温标表示的温差相同,即ΔT=Δt。【典例3】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
【解题探究】(1)热力学温度与摄氏温度换算关系
T=___________。
(2)就一个分度而言,1℃和1 K相等,即ΔT=____。t+273.15 KΔt【解析】选A、B。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中热力学温度初态为273 K+t,末态为273 K+2t,温度变化tK,故D错;对于摄氏温度可取负值的范围为-273～0℃,因绝对零度达不到,故热力学温度不可能取负值,故C错。【变式训练】室温27℃相当于热力学温度的 ( )
A.300 K B.310 K
C.250 K D.200 K
【解析】选A。热力学温度与摄氏温度的换算公式为T=t+ 273.15 K。在粗略计算中,可用T=t+273 K,因此27℃相当于热力学温度中的300 K,A选项正确。