教學課件2.1溫度和溫標第二章

氣體、固體和液體狀態(tài)參量與平衡態(tài)熱平衡與溫度溫度計與溫標010203目錄CONTENTS狀態(tài)參量與平衡態(tài)PART1復(fù)習回顧1.宏觀含義：溫度是表示物體冷熱程度的物理量。2.微觀含義(分子動理論觀點):溫度是物體分子熱運動平均動能的標志，溫度越高，物體分子熱運動的平均動能越大。溫度的定義內(nèi)能的定義物體中所有分子的熱運動動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。組成任何物體的分子都在做著無規(guī)則的熱運動，所以任何物體都具有內(nèi)能。

假如一個容器用擋板K隔開，容器中的氣體被分成A、B兩部分，它們的壓強分別為pA、pB，溫度分別為TA、TB。

打開擋板K后，如果容器與外界沒有能量交換，經(jīng)過一段時間后，容器內(nèi)的氣體會是什么狀態(tài)?玻璃瓶內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的氣體：

研究某一容器中氣體的熱學性質(zhì)，其研究對象是容器中的大量分子組成的系統(tǒng)。研究對象1.系統(tǒng)：物理學中的研究對象，稱為系統(tǒng)。2.熱力學系統(tǒng)：在熱學中，把某個范圍內(nèi)大量分子組成的研究對象稱為熱力學系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。3.外界：系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱為外界。外界：箱子、容器、酒精燈系統(tǒng)：氣體、液體一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)4.三種熱力學系統(tǒng)：(1)孤立系統(tǒng)：與外界不發(fā)生任何相互作用的系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)。此時系統(tǒng)和外界既無能量交換也無物質(zhì)交換。孤立系統(tǒng)：粒子數(shù)N不變、能量E不變。(2)封閉系統(tǒng)：與外界沒有物質(zhì)交換，但有能量交換的系統(tǒng)稱為封閉系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)：粒子數(shù)N不變、能量E可變。(3)開放系統(tǒng)：與外界既有物質(zhì)交換，也有能量交換的系統(tǒng)稱為開放系統(tǒng)。開放系統(tǒng)：粒子數(shù)N可變、能量E可變。

你可以應(yīng)用哪些物理量來描述封閉氣體的物理狀態(tài)？溫度T體積V壓強P5.狀態(tài)參量：用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。（

常用的狀態(tài)參量有體積V

、壓強p

、溫度T

等）(1)體積：幾何參量(2)壓強：力學參量(3)溫度：熱學參量確定系統(tǒng)的空間范圍系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部力的作用確定系統(tǒng)的冷熱程度在沒有外界影響的情況下，經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量能夠達到的穩(wěn)定狀態(tài)。6.平衡態(tài)：

對于封閉系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量能達到穩(wěn)定狀態(tài)（不隨時間變化），稱為平衡態(tài)。

5atm60oC0oC2atm系

統(tǒng)動態(tài)平衡（1）將不同壓強，不同溫度的兩箱氣體注入同一容器：壓強大的氣體會向壓強小的一方流動，溫度高的會向溫度低的一方傳熱。（2）如果容器與外界沒有能量交換：經(jīng)過一段時間后，容器各點的壓強和溫度都不再變化。宏觀性質(zhì)：溫度T、壓強P、體積V(1)熱力學的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)不受外界的影響，系統(tǒng)所有狀態(tài)參量(壓強、體積和溫度)都不隨時間變化。(2)平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。注意：例1.(2024吉林白城月考)下列說法正確的是(

)A.只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量B.狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量,故當系統(tǒng)狀態(tài)變化時,其狀態(tài)參量都會改變C.兩物體發(fā)生熱傳遞時,它們組成的系統(tǒng)處于平衡態(tài)D.0℃的冰水混合物放入0℃的環(huán)境中,冰水混合物處于平衡態(tài)D例2.(2024山西大同月考)下列關(guān)于系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)的說法正確的是(

)A.開空調(diào)1min內(nèi)教室內(nèi)的氣體處于平衡態(tài)B.兩個溫度不同的物體相互接觸時,這兩個物體組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)C.0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中,冰水混合物處于平衡態(tài)D.壓縮密閉容器中的空氣,空氣處于平衡態(tài)B熱平衡與溫度PART2如果兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱，它們的狀態(tài)參量將發(fā)生改變。AB經(jīng)過一段時間，狀態(tài)參量就不再變化了1.熱平衡：

兩個相互接觸的熱力學系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間，各自的狀態(tài)參量不再變化，說明兩個系統(tǒng)達到了平衡。2.熱平衡定律（熱力學第零定律）：

如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。系統(tǒng)A系統(tǒng)B系統(tǒng)C二、熱平衡與溫度3.平衡態(tài)與熱平衡概念的區(qū)別研究對象(1)平衡態(tài)是對某一系統(tǒng)而言的。(2)熱平衡是對兩個接觸的系統(tǒng)而言的

狀態(tài)性質(zhì)(1)達到熱平衡的兩個系統(tǒng)都處于平衡態(tài),兩個都處于平衡態(tài)的系統(tǒng)之間不一定已經(jīng)達到熱平衡。(2)分別處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)在相互接觸時,它們的狀態(tài)參量可能會發(fā)生變化,直到溫度相同時,兩系統(tǒng)便達到了熱平衡判斷依據(jù)(1)系統(tǒng)不受外界影響,狀態(tài)參量不變,則該系統(tǒng)處于平衡態(tài)。(2)兩個系統(tǒng)的溫度相同,則這兩個系統(tǒng)處于熱平衡

熱平衡定律表明，當兩個系統(tǒng)A、B處于熱平衡時，它們必定具有某個共同的熱學性質(zhì)，我們就把表征這一“共同的熱學性質(zhì)”的物理量叫作溫度。4.熱平衡的性質(zhì)：

達到熱平衡的系統(tǒng)具有相同的溫度。5.

物理意義：溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達到熱平衡的物理量，也可以說溫度表示物體冷熱程度的物理量，兩者并不沖突。例3.(多選題)有甲、乙、丙三個溫度不同的物體(丙的溫度最高),將甲和乙接觸很長一段時間后分開,再將乙和丙接觸很長一段時間后分開,假設(shè)只有在它們相互接觸時有熱傳遞,不接觸時與外界沒有熱傳遞,則(

)A.甲、乙、丙三個物體都達到了平衡態(tài)B.只有乙、丙達到了平衡態(tài),甲沒有達到平衡態(tài)C.乙、丙兩物體都和甲達到了熱平衡D.乙、丙兩物體達到了熱平衡AD例4.(2024云南昆明期中)下列說法正確的是(

)A.處于熱平衡的兩個物體內(nèi)能一定相同B.處于熱平衡的兩個物體分子平均動能一定相同C.處于平衡態(tài)的系統(tǒng)所受外力的合力為零D.處于平衡態(tài)的系統(tǒng)內(nèi)所有分子的動能相同B溫度計與溫標PART31.溫度初中：表示物體冷熱程度的物理量微觀含義：溫度是分子熱運動平均動能的標志表征兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，具有的共同的熱學性質(zhì)的物理量叫作溫度宏觀含義：決定兩個系統(tǒng)是否達到熱平衡的物理量物理意義：2.溫度計：用于測量物體（系統(tǒng)）溫度的儀器。①水銀溫度計——水銀熱脹冷縮原理②電阻溫度計——金屬的電阻率隨溫度的升高而變化的原理③氣體溫度計——氣體壓強隨溫度變化的原理④熱電偶溫度計——根據(jù)不同導體因溫差而產(chǎn)生電動勢的大小不同來制作的水銀溫度差越大，電動勢也越大三、溫度計與溫標3.溫標：定量描述溫度的方法稱為溫標。4.溫標的建立包含三個要素：（1）選擇溫度計中用于測量溫度的物質(zhì)，即測溫物質(zhì)；（2）對測溫物質(zhì)的測溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量關(guān)系作出某種規(guī)定；（3）確定固定點即溫度的零點和分度方法。5.兩種常見的溫標：（1）攝氏溫標①一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標準大氣壓下冰的熔點為0℃，水的沸點為100℃。在玻璃管口0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成100等份，每份算作1℃。②攝氏溫度：用攝氏溫標表示的溫度叫做攝氏溫度，用符號t表示。

單位：攝氏度，符號為℃瑞典人攝爾修斯在1742年提出（2）熱力學溫標:①第一代開爾文男爵威廉·湯姆森于1848年提出，它是一個純理論上的溫標，不依賴于測溫物質(zhì)。規(guī)定宇宙溫度的下限為攝氏溫度-273.15℃(絕對零度)，即：0K=-273.15℃；英國的數(shù)學物理學家、工程師威廉·湯姆森②熱力學溫度(國際單位制基本物理量之一)：用熱力學溫標表示的溫度叫做熱力學溫度，用符號T表示。

單位：開爾文，符號為K③攝氏溫標t與熱力學溫度T的關(guān)系：T＝t＋273.15K該關(guān)系是解決有關(guān)熱力學溫度與攝氏溫度關(guān)系問題的基礎(chǔ)。④攝氏溫度變化1℃與熱力學溫度變化1K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15K。⑤絕對零度（0K）是低溫的極限，只能無限接近，永遠達不到。

例5.(2024上海楊浦期末)祝融號火星車設(shè)計的最低工作環(huán)境溫度為-100℃,火星車在火星表面巡視探測時經(jīng)歷的最低溫度為-92℃,兩溫度相差(

)A.8K

B.192K

C.281K

D.465KA例6.(多選題)下列關(guān)于攝氏溫度與熱力學溫度的說法中,正確的是(

)A.攝氏溫度與熱力學溫度成正比,攝氏溫度由t升高到2t,對應(yīng)的熱力學溫度由T升高到2TB.氣體溫度升高1℃,也就是溫度升高1K;溫度下降5K,也就是溫度降低5℃C.攝氏溫度與熱力學溫度在一度上是相等的,只是定義的零度起點不同D.攝氏溫度有時為負值;溫度很低時,熱力學溫度也可能為負值BC03.

例7.（多選）下列關(guān)于溫度的說法正確的是（）A．27℃相當于301.15KB．水的沸點為100℃，用熱力學溫度表示即為373.15KC．水從0℃升高到100