1、第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1温度和温标 1.知道什么是状态参量,知道热平衡的概念。 2.理解热平衡定律及温度的意义,体会生活中的热平衡现象。 3.理解温标、热力学温度的意义,掌握摄氏温度与热力学温度的区别与联系。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.热力学系统和外界 (1)热力学系统:研究某一容器中气体的热学性质,其研究对象是容器中的大量 分子组成的系统,这在热学中叫作一个热力学系统,简称系统。 (2)外界:系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。 2.状态参量 在热学中,用来确定系统状态的物理量叫作系统的状态参量。 (1)为了确定系统的空间范围,要
2、用到体积V,这是一个几何参量; 1 | 状态参量与平衡态 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 (2)为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用,要用到压强p, 这是一个力学参量; (3)要确定系统的冷热程度,就要用到一个热学参量温度T。 3.平衡态 (1)在没有外界影响的情况下,系统内各部分的状态参量达到稳定的状态叫 作平衡态。 (2)当系统处于平衡态时,系统所有状态参量都不随时间变化。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 2 | 热平衡与温度 1.热平衡 如果两个系统相互接触而传热,这两个系统的状态参量将会互相影响而分 别改变。经过一段时间,各自的状态参量就不
3、再变化了,这说明两个系统达 到了平衡。这种平衡叫作热平衡。 2.热平衡定律 实验表明: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。 3.热平衡与温度 (1)温度:当两个系统处于热平衡时,它们必定具有某个共同的热学性质,把表征这一 “共同的热学性质”的物理量叫作温度。 (2)热平衡的性质:温度是决定一个系统是否达到热平衡的物理量,它的特点就是 “达到热平衡的系统具有相同的温度”。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.温标的概念与建立 定量地描述温度的一套方法就是温标。 (1)确定一个温标时首先要选择一种测温物质,根据这
4、种物质的某个特性(测 温物质随温度变化的函数关系)来制造温度计。 (2)确定一个温标时还要确定温度的零点和分度的方法。 2.摄氏温标与热力学温标 (1)摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,规定标准大气压下冰的熔点为0 ,水的沸点为100。在0刻度与100刻度之间均匀分成100 等份,每份算作1。 (2)热力学温标:现代科学中常用的表示温度的方法。 3 | 温度计与温标 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 (3)摄氏温度与热力学温度 摄氏温度摄氏温标表示的温度,用符号t表示,单位是 摄氏度,符号为 热力学温度热力学温标表示的温度,用符号T表示,单位是 开尔文,符号为K 换算关系(1)
5、T= t+273.15K (2)摄氏温度变化1与热力学温度变化1K是等效的,即T=t 温馨提示温馨提示根据国家标准,在表示温度差的时候可以用摄氏度()代替开尔文(K), 即1与1K相等。因此T=t+273.15K式子中T的单位用K,t的单位用。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 1.当一定量的物质处于平衡态时,其温度、压强、体积等都不随时间变化。() 2.甲、乙两个系统在接触时它们的状态不发生变化,则甲、乙原来的温度是相等 的。() 3.一定量的水的温度为0,用热力学温度粗略地表示为273K。() 4.系统的状态参量永远不会达到稳定。() 提示:当系统处于平衡态时,系统的温度、压
6、强、体积等都不随时间变化,则系统的 状态参量达到稳定。 5.处于平衡态的系统内的分子仍在不停地做无规则运动,是一种动态平衡。() 提示:平衡态是一种动态平衡,处于平衡态的系统内的分子仍在不停地做无规则运动。 判断正误，正确的画“ ” ，错误的画“ ” 。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 6.温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量。() 提示:温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量。 7.温度变化1,也就是温度变化1K。() 提示:摄氏温度变化1,热力学温度变化1K。 8.摄氏温度和热力学温度都是从零开始的。() 提示:摄氏温度可以取负值。 9.物体的温度由本
7、身决定,数值与所选温标无关。() 提示:所选温标不同,物体温度的数值不同,例如,摄氏温度为0时热力学温度为27 3.15K。 10.温度计测温原理就是热平衡定律。() 提示:热平衡定律是温度计测温的原理。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 平衡态的理解平衡态的理解 (1)平衡态的特点:系统温度、压强、体积不发生变化。 (2)热力学的平衡态是一种动态平衡。在平衡态下,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,表现为系统的状态参量不随 时间变化。 (3)平衡态是一种理想情况。任何系统完全不受外界影响是不可能的,系统处于平 衡态时,由于涨落,仍可能发生
8、偏离平衡状态的微小变化。 1 | 平衡态与热平衡 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 判断热力学系统是否处于平衡态的方法判断热力学系统是否处于平衡态的方法 (1)先判断热力学系统是否受到外界的影响,再判断系统的状态参量(压强、体积和 温度)是否发生变化。 (2)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。 热平衡热平衡 (1)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)决定两个系统是否达到了热平衡的参量是温度。一切达到热平衡的系统都具 有相同的温度,或者说,具有相同温度的系统达到了热平衡。 第第1
9、讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 研究对象(1)平衡态是对某一系统而言的。 (2)热平衡是对两个接触的系统而言的 状态性质(1)达到热平衡的两个系统都处于平衡态,两个都处于平衡态的系统之 间不一定已经达到热平衡。 (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 判断依据(1)系统不受外界影响,状态参量不变,则该系统处于平衡态。 (2)两个系统的温度相同,则这两个系统处于热平衡 平衡态与热平衡概念的区别平衡态与热平衡概念的区别 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 2 | 热平衡与温度 情境四季变换,阴晴冷暖,我们每
10、天都会关注天气预报,适当增减衣物。如图是某 天的天气预报的截屏,预报概要如下:今日天气多云,温度1426。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 问题 1.在24小时的时间内,随着气温的变化测量气温的温度计示数也会变化,那么,在较 短的时间里,温度计与大气达到热平衡了吗? 提示:达到热平衡了。因为在较短的时间里两个系统的状态不发生变化。 2.如图所示是伽利略温度计的示意图,利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质,当 气温升高时,细管内的水柱越高吗? 提示:不是。伽利略温度计的物理原理是空气的热胀冷缩,当气温升高时,细管内的 水柱降低。 第第1讲描述运动的基本概念讲描述运动的基本概念 宏观
11、 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 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 热平衡与温度的关系热平衡与温度的关系 (1)“温度”含义的两种说法 (2)各自处于平衡态的两个系统,相互接触时,它们相互之间发生了热量的传递, 热量从高温系统传递给低温系统,经过一段时间后两系统温度相同,达到热平衡。 温度计温度计 温度计的测温原理是热平衡定律,若物体与A处于热平衡,它同时也与B处于热平衡, 则A的温度等于B的温度,这就是温度计用来测量温度的基本原理。
