資源簡介

第二章 氣體、固體和液體
第一節 溫度和溫標
學習目標
1.了解系統的狀態參量以及平衡態的概念。
2.掌握熱平衡的概念及熱平衡定律。
3.掌握溫度的定義，知道什么是溫標、熱力學溫標，以及熱力學溫度的表示。
4.理解攝氏溫度與熱力學溫度的轉換關系。
重點難點
重點
熱平衡的定義及熱平衡定律的內容。
難點
有關熱力學溫度的計算。
自主探究
1.研究某一容器中氣體的熱學性質，其是容器中的大量分子組成的系統，這在熱學中叫作一個，簡稱系統。
2.系統之外與系統發生相互作用的其他物體統稱
3.在熱學中，為確定系統的狀杰，需要用到一些物理量，這些物理量叫作系統的。例如，壓強、溫度等。
4.如果兩個系統相互接觸而傳熱，這兩個系統的將會相互影響而分別改變。經過一段時間，各自的狀態參量就不再變化了，這說明兩個系統達到了平衡。這種平衡叫作
5.實驗表明：如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定處于熱平衡，這個結論稱為。這就是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理。
6.處于熱平衡的系統之間具有某個共同的熱學性質，我們把表征這一“共同的熱學性質”的物理量叫作。
7.溫度計：
名稱 原理
水銀溫度計 根據水銀 的性質來測量溫度
金屬電阻溫度計 根據金屬鉑的 隨溫度的變化來測量溫度
氣體溫度計 根據氣體的 隨溫度的變化來測量溫度
熱電偶溫度計 根據不同導體因 產生電動勢的大小來測量溫度
8.溫標：如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是
(1)攝氏溫標：一種常用的表示溫度的方法，規定標準大氣壓下冰的熔點為0℃，水的沸點為100℃，并據此把玻璃管上0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成 等份，每份算作1℃。
(2)熱力學溫標：現代科學中常用的表示溫度的方法，熱力學溫標也叫 或開氏溫標。
(3)攝氏溫度與熱力學溫度：
名稱 攝氏溫度 熱力學溫度
定義 用攝氏溫標表示的溫度 用熱力學溫標表示的溫度
符號 T T
單位 攝氏度，符號為°C 開爾文，符號為K
換算關系
答案
1.研究對象 熱力學系統
2.外界
3.狀態參量 體積
4.狀態參量 熱平衡
5.熱平衡定律
6.溫度
7.熱脹冷縮 電阻 壓強 溫差
8.溫標 (1)100 (2)絕對溫標 (3)T=t+273.15K
預習檢測
1.判斷正誤。
(1)當系統處于平衡態時，系統的溫度、壓強、體積等都不隨時間變化。 （ ）
(2)平衡態是一種理想情況。 （ ）
(3)溫度是決定兩個系統是否達到熱平衡狀態的唯一物理量。 （ ）
(4)處于熱平衡狀態的系統內的分子仍在不停地做無規則運動，熱平衡是一種動態平衡。（ ）
(5)攝氏溫度和熱力學溫度都是從零開始的。 （ ）
2.下列物體中處于非平衡態的是 （ ）
A.冰水混合物處在1℃的環境中 B.將一鋁塊放入沸水中加熱較長的時間
C.冬天剛打開空調的教室內的氣體 D.用玻璃杯盛著的開水放在室內足夠長時間
3.兩個處于熱平衡狀態的系統，由于受外界影響，狀態參量發生了變化，下列關于它們后來是否能處于熱平衡狀態的說法中正確的是 （ ）
A.不能 B.可能
C.要看它們后來的溫度是否相同 D.取決于其他狀態參量是否相同
答案1.（1）√ （2）√ （3）√ （4）√ （5）× 2.AC 3.BC
探究思考
【探究一】狀態參量與平衡態
1執力學的平衡態是一種動態平衡，組成系統的分子仍在不停地做無規則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現為系統的宏觀性質不隨時間變化。而力學中的平衡態是指物體的運動狀態處于靜止或勻速直線運動狀態。
2.平衡態是一種理想情況，因為任何系統完全不受外界影響是不可能的。系統處于平衡態時，仍可能發生偏離平衡態的微小變化。
3.兩個系統達到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態不會發生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發生過作用的系統。因此可以說，只要兩個系統在接觸時它們的狀態不發生變化，我們就說這兩個系統原來是處于熱平衡的。
【探究二】熱平衡與溫度
1.溫度
(1)宏觀上來看：
①溫度的物理意義：表示物體冷熱程度的物理量。
②與熱平衡的關系：各自處于熱平衡狀態的兩個系統，相互接觸時，它們相互之間發生了熱量的傳遞，熱量從高溫系統傳遞給低溫系統，經過一段時間后兩系統溫度相同，達到一個新的平衡狀態。
(2)微觀上來看：
①反映物體內分子熱運動的劇烈程度，是大量分子熱運動平均動能的標志。
②溫度是大量分子熱運動的集體表現，是含有統計意義的，對個別分子來說溫度是沒有意義的。
2.熱平衡
(1)一切達到熱平衡的物體都具有相同的溫度。
(2)若物體與系統A達到熱平衡，它同時也與系統B達到熱平衡，則系統A的溫度等于系統B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理。
3.熱平衡定律的意義
熱平衡定律又叫熱力學第零定律，為溫度的測量提供了理論依據。因為互為熱平衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只需將作為標準物體的溫度計分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低。
【探究三】溫度計和溫標
1.“溫度”含義的兩種說法
宏觀角度 溫度表示物體的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因為冷熱是由人體的感覺器官比較得到的，往往是不準確的
熱平衡角度 溫度的嚴格定義是建立在熱平衡定律基礎上的。熱平衡定律指出，兩個系統相互處于熱平衡時，存在一個數值相等的物理量，這個物理量就是溫度，這樣的定義更具有科學性
2.溫度計的測量原理
一切互為熱平衡的系統都具有相同的溫度。使溫度計與待測物體接觸，達到熱平衡，其溫度與待測物體的溫度相同。
3.溫標
(1)常見的溫標有攝氏溫標、華氏溫標、熱力學溫標等。
(2)比較攝氏溫標和熱力學溫標。
名稱 攝氏溫標 熱力學溫標
提出者 攝爾修斯和施勒默爾 開爾文
0度的規定 標準大氣壓下并水混合物的溫度 -273.115°C（絕對零度）
溫度名稱 攝氏溫度 熱力學溫度
溫度符號 t T
單位名稱 攝氏度 開爾文
單位符號 °C K
換算關系 T=t+273.15K，粗略表示：T=t+273K
知識梳理
一、狀態參量與平衡態
1.狀態參量
2.平衡態：系統所有狀態參量都不隨時間變化的狀態
二、熱平衡與溫度
1.熱平衡：狀態參量不再變化，兩個系統已經達到平衡
2.熱平衡定律：兩個系統分別與第三個系統達到平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定處于熱平衡
3.溫度：兩個系統處于熱平衡時，具有的共同熱學性質
三、溫標
1.攝氏溫標
2.熱力學溫標
3.關系式：T=t+273.15K
隨堂訓練
1.有甲、乙兩個物體,已知甲的溫度比乙的溫度高,則可以肯定( )
A.甲物體的內能比乙物體的內能大
B.甲物體含的熱量比乙物體含的熱量多
C.甲物體分子的平均動能比乙物體分子的平均動能大
D.如果降低相同的溫度,甲比乙放出的熱量多
2.關于平衡態和熱平衡.下列說法中正確的有( )
A.只要溫度不變且處處相等,系統就一定處于平衡態
B.兩個系統在接觸時它們的狀態不發生變化,說明這兩個系統原來的溫度是相等的
C.熱平衡就是平衡態
D.處于熱平衡的幾個系統的壓強一定相等
3.溫度計是生活、生產中常用的測溫裝置。下圖為一個簡易溫度計,一根裝有一小段有色水柱的細玻璃管穿過橡皮塞插入燒瓶內,封閉一定質量的氣體。當外界溫度發生變化時,水柱位置將上下變化。已知A、D間的測量范圍為20°C~80°C,A、D間刻度均勻分布。由圖可知,A、D及有色水柱下端所示溫度分別為( )
A.20°C、80°C、64°C B.20°C、80°C、68°C
C.80°C、20°C、32°C D.80°C、20°C、34°C
4.濕泡溫度計與干泡溫度計的示數差越大,表示( )
A.空氣的絕對濕度越大
B.空氣的相對濕度越大
C.空氣中水汽離飽和程度越近
D.空氣中水汽離飽和程度越遠
答案以及解析
1.答案：C
解析：溫度是分子平均動能的標志,溫度高的物體,分子平均動能一定大,而內能則是所有分子動能、勢能的總和,故溫度高的物體內能不一定大,A錯誤、C正確;熱量是熱傳遞過程中內能的轉移,與內能的多少無關,不能說物體含有熱量.故B錯誤;放出熱量的多少與物體的質量、降低的溫度及比熱容均有關,與溫度高低無關,D錯誤。
2.答案：B
解析：—般來說,描述系統的狀態參量不止一個,根據平衡態的定義知所有狀態參設都不隨時間變化,系統才處于平衡態,A錯誤;根據熱平衡的定義知處于熱平衡的兩個系統溫度相同,故B正確、D錯誤; 平衡態是針對一個系統而言的,熱平衡是兩個系統相互影響的最終結果,可見C錯誤。
3.答案：C
解析：該溫度計是利用氣體熱脹冷縮原理制成的,溫度升高時燒瓶內氣體膨脹,有色水柱上升;溫度降低時燒瓶內氣體收縮,有色水柱下降,已知A、D間的測量范圍為20~80°C,可得A點對應80°C,D點對應20°C,A、D間刻度均勻分布,每格表示,則有色水柱下端溫度為20°C+3×4°C=32°C,故C正確,ABD錯誤。
4.答案：D
解析：干泡溫度計和濕泡溫度計組成干濕泡溫度計,由于蒸發吸熱,濕泡所示的溫度低于干泡所示的溫度。干、濕泡溫度計溫差的大小與空氣的相對濕度有關,溫度相差越大,說明空氣越干燥,即空氣中水汽離飽和程度越遠,故選D
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