1、7.4 温度与温标人教版选修3-3 物理一、状态参量和平衡态一、状态参量和平衡态在热学中，把某个范围内在热学中，把某个范围内大量分子大量分子组成的组成的研究对象研究对象叫做叫做，简称，简称。系统之外与系统发生系统之外与系统发生的的统称为统称为。例如：酒精灯加热容器中的气体例如：酒精灯加热容器中的气体 把把作为研究对象，它就是一个作为研究对象，它就是一个。而而就是就是。力学：为确定物体（质点）机械运动的状态：力学：为确定物体（质点）机械运动的状态：引入物理量引入物理量 =（热力学）系统状态参量（热力学）系统状态参量压强压强P P坐标坐标速度速度 热学：为确定研究对象（系统）的状态：热学：为确定研
2、究对象（系统）的状态：热热力力学学系系统统状状态态参参量量引入物理量引入物理量 为确定系统的空间范围为确定系统的空间范围体积体积V V几何参量几何参量:为确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用为确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用力学参量力学参量:为确定系统的冷热程度为确定系统的冷热程度温度温度T T热学参量热学参量:【困难困难】要定量地描述系统的状态往往很难，因为有时系统的参量会随时间变化。要定量地描述系统的状态往往很难，因为有时系统的参量会随时间变化。【然而然而】在在的情况下，只要的情况下，只要，系统内各部分的状态，系统内各部分的状态参量（温度，压强和体积）能达到参量
3、（温度，压强和体积）能达到的的。例如：把不同压强，不同温度的两箱气体注入同一容器：例如：把不同压强，不同温度的两箱气体注入同一容器：0oC2atm5atm60oC绝热绝热 压强大的气体会向压强小的一方流动。压强大的气体会向压强小的一方流动。温度高的会向温度低的一方传热。温度高的会向温度低的一方传热。经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。如果容器与外界没有能量交换如果容器与外界没有能量交换平衡态平衡态非平衡态非平衡态二、热平衡和温度二、热平衡和温度【思考思考】初中学过的温度知识：初中学过的温度知识：当热水中的温度计的读数不再升高的时候，当
4、热水中的温度计的读数不再升高的时候，我们自然认为此时温度计的温度（读数）我们自然认为此时温度计的温度（读数）就是热水的温度。就是热水的温度。那么，我们凭什么说这个时候温度计的温那么，我们凭什么说这个时候温度计的温度就是热水的温度？度就是热水的温度？在在下，下，的的不再改变。不再改变。如果两个系统如果两个系统相互接触相互接触而而传热传热，它们的状态参量将改变。，它们的状态参量将改变。，状态参量就，状态参量就不再变化了不再变化了，这说明两个系统对于这说明两个系统对于已经达到了平衡。已经达到了平衡。这种平衡称为这种平衡称为。人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高
5、中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)【答答】不是。不是。1 1）“平衡态平衡态”指的是指的是的状态。的状态。“热平衡热平衡”指的是指的是之间的关系。二者本质不同。之间的关系。二者本质不同。2 2）“平衡态平衡态”是指在没有外界影响下，是指在没有外界影响下，的的温度，压强，体积都不变温度，压强，体积都不变了；了；而热平衡是指而热平衡是指人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)【拓展拓展】两个系统达到热平衡后再把它们分开，两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们如果分开后
6、它们，再把它们再把它们，它们的状态它们的状态。因此可以说：因此可以说：人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)实验表明：实验表明：如果两个系统与第三个系统达到热平衡，如果两个系统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。那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。热平衡定律（热力学第零定律）热平衡定律（热力学第零定律）两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热共同的热学性质学性质。我们把表征这一我们把表征这一“共同热学性质共同热学性质”的物
7、理量叫做的物理量叫做温度温度。温度：温度：人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)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，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，它的特征就是它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”。热平衡的性质：热平衡的性质：如果温度计跟物体如果温度计跟物体A A处于热平衡，处于热平衡，它同时也跟物体它同时也跟物体B B处于热平衡，处于热平衡，根据热平衡定律，根据热平衡定律，温度计能够用来测量和比较温度高低
8、的基本原理：温度计能够用来测量和比较温度高低的基本原理：人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)k10oC5atm50oC6atm绝热绝热用管道把两个装着气体的容用管道把两个装着气体的容器导通，不久，两个容器中器导通，不久，两个容器中的气体达到了的气体达到了我们用我们用这个物理量来描述它。这个物理量来描述它。它们有了一种相同的它们有了一种相同的“”用导线把两个带电导体连接，用导线把两个带电导体连接，不久，两个导体达到了不久，两个导体达到了我们用我们用这个物理量来描述它。这个物理量来描述它。它们有了一
9、种相同的它们有了一种相同的”将高温物体放入低温的液体将高温物体放入低温的液体中，不久，物体和液体达到中，不久，物体和液体达到了了我们用我们用这个物理量来描述它。这个物理量来描述它。它们有了一种相同的它们有了一种相同的+-10OC200OC绝热绝热 温度理解：温度理解：初中初中:温度温度是描述是描述的物理量的物理量高中高中:温度温度是决定一个系统与另一个系统是决定一个系统与另一个系统的物理量的物理量 尽管初中的认识比较肤浅，但它与我们高中对温度的定义是一致的。尽管初中的认识比较肤浅，但它与我们高中对温度的定义是一致的。设想两个温度不同的物体相互接触后，设想两个温度不同的物体相互接触后，过一段时间
10、当它们达到热平衡态时，过一段时间当它们达到热平衡态时，两个物体不就是两个物体不就是“冷热相同冷热相同”吗！吗！【拓展拓展】热平衡的概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。热平衡的概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。换句话说：只要温度相同的两个系统，无论它们是相互接触了，还是分隔千里，它换句话说：只要温度相同的两个系统，无论它们是相互接触了，还是分隔千里，它们都是处于热平衡状态。们都是处于热平衡状态。三、温度计与温标三、温度计与温标 如果要如果要定量定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是。确定测温物质确定测温物质确定用以测温的某种性质（测
11、温属性）确定用以测温的某种性质（测温属性）确定温度的零点确定温度的零点确定分度方法确定分度方法（水银（水银/铂铂/气体气体/热电偶热电偶）（体积（体积/电阻电阻/压强压强/电动势电动势）水银温度计水银温度计根据水银的热胀冷缩来制造根据水银的热胀冷缩来制造规定细管中水银柱的高度与温度的关系是线性的。规定细管中水银柱的高度与温度的关系是线性的。金属电阻温度计金属电阻温度计根据铂的电阻随温度变化来制造根据铂的电阻随温度变化来制造规定铂的电阻与温度的关系是线性的。规定铂的电阻与温度的关系是线性的。热电偶温度计热电偶温度计:气体温度计气体温度计:根据气体的压强随温度的变化来制造根据气体的压强随温度的变化
12、来制造根据不同导体因温差产生电动势的大小来制造根据不同导体因温差产生电动势的大小来制造半导体热敏电阻温度计半导体热敏电阻温度计人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)15931593年，伽利略发明了第一支空气温度计。年，伽利略发明了第一支空气温度计。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。这种气体温度计是用一根细长的玻璃管制成的。它的一端制成空心圆球形；它的一端制成空心圆球形；另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插另一端开口，事先在管内装进一些带颜色的水，并将这一端倒插入盛有水的
13、容器中。入盛有水的容器中。在玻璃管上在玻璃管上等距离等距离地标上刻度。地标上刻度。这样，当外界温度升高时，玻璃球内气体膨胀，使玻璃管中水位这样，当外界温度升高时，玻璃球内气体膨胀，使玻璃管中水位降低；降低；反之，温度较低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就上升反之，温度较低时，玻璃球内气体收缩，玻璃管中的水位就上升。人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)确定温度的零点和分度的方法：确定温度的零点和分度的方法：摄氏温标规定：摄氏温标规定：标准大气压下冰的熔点为标准大气压下冰的熔点为0 00 0C
14、C标准大气压下水的沸点为标准大气压下水的沸点为1001000 0C C把玻璃管上把玻璃管上0 00 0C C刻度与刻度与1001000 0C C刻度之间分成刻度之间分成100100等份，每份算作等份，每份算作1 10 0C C。热力学温标表示的温度热力学温标表示的温度 热力学温度：热力学温度：国际单位制中七个基本物理量之一。国际单位制中七个基本物理量之一。开尔文（开尔文（kelvin)kelvin)，简称开，符号为，简称开，符号为K K19601960年，国际计量大会确定了摄氏温标与热力学温标的关系：年，国际计量大会确定了摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由热力学温标导出。摄氏温标由热力学温
15、标导出。t 0CT KT=t+273.15 K人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)【问问】当温度升高当温度升高10100 0C,C,那它是升高了几那它是升高了几K K呢？呢？【问问】27270 0C C的温度用热力学温度粗略的表示为的温度用热力学温度粗略的表示为_K._K.【问问】摄氏温度和热力学温度都是从零开始的？摄氏温度和热力学温度都是从零开始的？300人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教
16、版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)例：例：(多选多选)下列状态中处于平衡态的是下列状态中处于平衡态的是()A A将一金属块放在沸水中加热足够长的时间将一金属块放在沸水中加热足够长的时间 B B冰水混合物处于冰水混合物处于0 0 环境中环境中 C C突然被压缩的气体突然被压缩的气体 D D开空调开空调2 min2 min内教室内的气体内教室内的气体金属块放在沸水中加热足够长的时间金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混合物在冰水混合物在0 0 环境中环境中，其温度、压强、体积都不其温度、压强、体积都
17、不再变化再变化，是平衡状态是平衡状态突然被压缩的气体温度升高突然被压缩的气体温度升高，压强变大压强变大，故其不是平衡状态故其不是平衡状态开空调开空调2 min2 min内教室内的气体温度、体积均有变化，故其不是平衡状态内教室内的气体温度、体积均有变化，故其不是平衡状态AB系统处于热平衡态时系统处于热平衡态时，其状态参量稳定不变其状态参量稳定不变，人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)例（多选）：下列说法正确的是（例（多选）：下列说法正确的是（）A A两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量两个
18、系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 B 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统也必定处于热平衡 C 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 D热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理BCDBCD 例（单选）例（单选）根据下图判断，人们选择的温度计中的测量根据下图判断，人们选择的温度计中的测量物质及其依据是物质及其依据是()A A水，水的密度小水，水的密度小 B B水，水的密度出现异常现象水，
19、水的密度出现异常现象 C C汞，汞的密度大汞，汞的密度大 D D汞，汞的密度与温度呈规则的线性关系汞，汞的密度与温度呈规则的线性关系由于水的密度和温度关系的曲线是不规则曲线由于水的密度和温度关系的曲线是不规则曲线，如果选水为如果选水为测温物质测温物质，则温度计刻度不均匀；则温度计刻度不均匀；汞的密度与温度呈规则的线性关系汞的密度与温度呈规则的线性关系，选汞为测温物质，温度，选汞为测温物质，温度计刻度均匀计刻度均匀D 例（多选）：关于热力学温度下列说法中正确的是（例（多选）：关于热力学温度下列说法中正确的是（）A A33330 0C=240KC=240K B B温度变化温度变化1 10 0C C
20、，也就是温度变化，也就是温度变化1K1K C C摄氏温度与热力学温度都可能取负值摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D D温度由温度由t t0 0C C升至升至2t2t0 0C C，对应的热力学温度升高了，对应的热力学温度升高了273K+t273K+tABAB 例（多选）：一铜块和一铁块，例（多选）：一铜块和一铁块，铜块的温度，铜块的温度T T1 1，比，比铁块的温度铁块的温度T T2 2高，高，当它们接触在一起时，如果不和外界交换能当它们接触在一起时，如果不和外界交换能量量，则（，则（）A A从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的热量从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的热量等
21、等于于铁块吸收的热量铁块吸收的热量 B B在两者达到热平衡以前的任何一段时间内，铜块放出的热量在两者达到热平衡以前的任何一段时间内，铜块放出的热量不等于不等于铁块吸收的热量铁块吸收的热量 C C达到热平衡时，铜块的温度是达到热平衡时，铜块的温度是T=(TT=(T1 1+T+T2 2)/2)/2 D D达到热平衡时，两者的温度相等达到热平衡时，两者的温度相等Q放放=c铜铜mD Dt=c铜铜m(T(T1 1-T)-T)Q吸吸=c铁铁mD Dt=c铁铁m(T-T(T-T2 2)Q吸吸=Q放放 T=?AD【课后作业课后作业】：1 1(多选多选)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
22、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 A每个气体分子的运动速率每个气体分子的运动速率 B B压强压强 C C体积体积 D D温度温度 2 2(单选单选)如果两个系统通过相互作用，实现了热平衡，那么这两个系统如果两个系统通过相互作用，实现了热平衡，那么这两个系统()A A一定具有相同的压强一定具有相同的压强 B B一定具有相同的温度一定具有相同的温度 C C一定具有相同的体积一定具有相同的体积 D D一定同时具有相同的温度、压强和体积一定同时具有相同的温度、压强和体积 3 3(多选多选)下列关于热力学温度的说法正确的是下列关于热力学温度的说法正确的是()A A136
23、136 比比136 K136 K温度高温度高 B B0 0 等于等于273.15 K273.15 K C C1 1 就是就是1 K1 K D D升高升高1 1 就是升高就是升高273.15 K273.15 K人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)4 4(多选多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触较长一有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触较长一段时间后分开再将乙和丙接触较长一段时间后分开，假设只有在段时间后分开再将乙和丙接触较长一段时间后分开，假设只有在它们相互接触时有热传递，不
24、接触时与外界没有热传递，则它们相互接触时有热传递，不接触时与外界没有热传递，则()A A甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态 B B只有乙、丙达到了平衡态，甲没达到平衡态只有乙、丙达到了平衡态，甲没达到平衡态 C C乙、丙两物体都和甲达到了热平衡乙、丙两物体都和甲达到了热平衡 D D乙、丙两物体一定达到了热平衡乙、丙两物体一定达到了热平衡 5 5(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A A目前实验室内所能达到的最低温度为目前实验室内所能达到的最低温度为273.15 273.15，即绝对零度，即绝对零度 B B热就是温度，温度就是热热就是温度，温度就是热 C C热平衡定律为：当热平衡定律为：当A A、B B两物体分别与两物体分别与C C物体达到热平衡时，则物体达到热平衡时，则A A物物体与体与B B物体之间也会处于热平衡状态物体之间也会处于热平衡状态 D D当甲、乙两物体达到热平衡时，甲、乙两物体的温度相同当甲、乙两物体达到热平衡时，甲、乙两物体的温度相同人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)人教版高中物理选修3.3第七章第四节温度和温标课件(共26张PPT)
