1、1一、状态参量与平衡态一、状态参量与平衡态一、状态参量与平衡态一、状态参量与平衡态 例例1在热学中，要描述一定气体的宏观在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量状态，需要确定下列哪些物理量()A每个气体分子的运动速率每个气体分子的运动速率 B压强压强 C体积体积 D温度温度 解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量气体的压强、体积、是气体的宏观状态参量气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气温度分别是从力学、几何、热学三个角度对
2、气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量显然态的三个状态参量显然B、C、D选项正确选项正确 BCD 平衡态和状态参量平衡态和状态参量二、热平衡与温度二、热平衡与温度三、温度与温标三、温度与温标 例例2、一金属棒的一端与、一金属棒的一端与0冰接触，另一冰接触，另一端与端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度水接触，并且保持两端冰、水的温度不变问当经过充分长时间后，金属棒所处的状不变问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态态是否为热平衡态?为什么为什么?解析：因金属棒一端与解析：因金属棒一端与0冰接触，另一端与冰接触，另一端与
3、100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态金属棒所处的状态不是平衡态 答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换在能量交换热平衡与温度热平衡与温度 华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多温标在亚
4、洲使用较多，科学研究中多使用科学研究中多使用绝对温标。绝对温标。例例3实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图变化的原理制成的，如图741所示已知左图中双所示已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙叙述中正确的有述中正确的有 ()双金属温度计双金属温度计图图741 A该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属B双
5、金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的C由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D由右图可知，其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁由右图可知，其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁ABC 随堂练习随堂练习解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温铜、铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，度变化的原理来工作的，A、B选项是正确选项是正确的图的图7 4一一l左图中加热时，双金属片弯曲左图中加热时，
6、双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确图选项正确图741右图中，温度计示数是顺右图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，是铜，D选项是错误的选项是错误的 摄氏温标摄氏温标是瑞典人摄尔修斯（是瑞典人摄尔修斯（A.
7、CelsiusA.Celsius，1701174417011744）在）在17421742年首先提出的一种经验温标，年首先提出的一种经验温标，过去曾被广泛使用。摄氏温标以水沸点过去曾被广泛使用。摄氏温标以水沸点（101?325Pa101?325Pa压力下水和水蒸气之间的平衡温度）压力下水和水蒸气之间的平衡温度）为为100100度和冰点（度和冰点（101?325Pa101?325Pa压力下冰和被空气饱压力下冰和被空气饱和的水之间的平衡温度）为和的水之间的平衡温度）为0 0度作为温标的两个度作为温标的两个固定点。摄氏温标采用玻璃汞温度计作为内插仪固定点。摄氏温标采用玻璃汞温度计作为内插仪器，假定温
8、度和汞柱的高度成正比，即把水沸点器，假定温度和汞柱的高度成正比，即把水沸点与冰点之间的汞柱的高度差等分为与冰点之间的汞柱的高度差等分为100100格，格，1 1格对格对应于应于1 1度。度。摄氏温标摄氏温标19541954年第年第1010届国际计量大会（届国际计量大会（CGPMCGPM）决定采用水）决定采用水三相点一个固定点来定义温度的单位，冰点已不三相点一个固定点来定义温度的单位，冰点已不再是温标的定义固定点了。再是温标的定义固定点了。19671967年第年第1313届国际计届国际计量大会决议定义：温度单位开尔文是水三相点热量大会决议定义：温度单位开尔文是水三相点热力学温度的力学温度的1/2
9、73.161/273.16。19881988年第年第1818届国际计量大届国际计量大会及第会及第7777届国际计量委员会（届国际计量委员会（CIPMCIPM）决议，自）决议，自19901990年始采用年始采用“19901990年国际温标（简称年国际温标（简称ITS-ITS-9090）”。ITS-90ITS-90定义的温度单位更精确，更容易定义的温度单位更精确，更容易复现。我国自复现。我国自19941994年始全面采用这一标准。年始全面采用这一标准。国际温标国际温标温度的单位有了新的、更加精确和科学的定义以温度的单位有了新的、更加精确和科学的定义以后，考虑到人们长期以来的使用习惯，仍然保留后，考
10、虑到人们长期以来的使用习惯，仍然保留摄氏温度这一名词，但它有了新的意义。某一热摄氏温度这一名词，但它有了新的意义。某一热状态的摄氏温度，就是用它与一特定的热状态状态的摄氏温度，就是用它与一特定的热状态（比水三相点温度低（比水三相点温度低0.01?K0.01?K的热状态，即的热状态，即0 0摄氏度）摄氏度）之间的温度差所表示的温度。这个温度差要用开之间的温度差所表示的温度。这个温度差要用开尔文温度来表示。它的单位称为摄氏度，符号为尔文温度来表示。它的单位称为摄氏度，符号为。因此，摄氏温度是从开尔文温度导出的，是。因此，摄氏温度是从开尔文温度导出的，是以以0 0摄氏度作为计算起点的温度。摄氏温度和
11、开尔摄氏度作为计算起点的温度。摄氏温度和开尔文温度相差一个常数，彼此可以互相换算：文温度相差一个常数，彼此可以互相换算：t/t/T/KT/K273.15273.15。由此，摄氏温度有了新的定义。由此，摄氏温度有了新的定义。在数值上，它与过去人们习惯使用的摄氏温标温在数值上，它与过去人们习惯使用的摄氏温标温度很相近，但不相等，与摄氏温标的原定义无关。度很相近，但不相等，与摄氏温标的原定义无关。1714年年,荷兰荷兰华伦海特华伦海特(GDFahrenheit)(GDFahrenheit)最初最初所制的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，所制的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，水银柱降到最低的
12、高度定为零度；把他妻子的体水银柱降到最低的高度定为零度；把他妻子的体温定为温定为100100度，然后再把这段区间的长度均分为度，然后再把这段区间的长度均分为100100份，每一份叫份，每一份叫1 1度。这就是最初的华氏温标。度。这就是最初的华氏温标。显然，认定气温和人的体温作为测温质的标准点显然，认定气温和人的体温作为测温质的标准点并在此基础上分度是不妥当的。健康人的体温在并在此基础上分度是不妥当的。健康人的体温在一天之中经常波动，而且他妻子如果感冒发烧了一天之中经常波动，而且他妻子如果感冒发烧了怎么办？怎么办？华氏温标华氏温标后来，华伦海特改进了他创立的温标，把冰、水、后来，华伦海特改进了他创立的温标，把冰、水、氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为零度，以氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为零度，以0 0F F表示之，把冰的熔点定为表示之，把冰的熔点定为3232F F，把水的，把水的沸沸点点定为定为212212F F，在，在3221232212的间隔内均分的间隔内均分180180等分，等分，这样，参考点就有了较为准确的客观依据。这就这样，参考点就有了较为准确的客观依据。这就是现在仍在许多国家使用的是现在仍在许多国家使用的华氏温标华氏温标，华氏温标，华氏温标确定之后，就有了华氏温度确定之后，就有了华氏温度(指示数指示数)。
