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2.1溫度和溫標
第二章 氣體、固體和液體
狀態參量與平衡態
熱平衡與溫度
溫度計與溫標
01
02
03
目錄
CONTENTS
狀態參量與平衡態
PART 1
復習回顧
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，叫做物體的內能。組成任何物體的分子都在做著無規則的熱運動，所以任何物體都具有內能。
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，經過一段時間后，容器內的氣體會是什么狀態
玻璃瓶內封閉了一定質量的氣體：
研究某一容器中氣體的熱學性質，其研究對象是容器中的大量分子組成的系統。
研究對象
1.系統：物理學中的研究對象，稱為系統。
2.熱力學系統：在熱學中，把某個范圍內大量分子組成的研究對象稱為熱力學系統，簡稱系統。
3.外界：系統之外，與系統發生相互作用的其他物體統稱為外界。
外界：
箱子、容器、酒精燈
系統：氣體、液體
一、狀態參量與平衡態
4.三種熱力學系統：
(1)孤立系統：與外界不發生任何相互作用的系統稱為孤立系統。此時系統和外界既無能量交換也無物質交換。
孤立系統：
粒子數 N 不變、
能量 E 不變。
(2)封閉系統：與外界沒有物質交換，但有能量交換的系統稱為封閉系統。
封閉系統：
粒子數 N 不變、
能量 E 可變。
(3)開放系統：與外界既有物質交換，也有能量交換的系統稱為開放系統。
開放系統：
粒子數 N 可變、
能量 E 可變。

你可以應用哪些物理量來描述封閉氣體的物理狀態？
溫度T 體積V 壓強P
5.狀態參量：用來描述系統狀態的物理量。（ 常用的狀態參量有體積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
確定系統的空間范圍
系統之間或系統內部力的作用
確定系統的冷熱程度
在沒有外界影響的情況下，經過足夠長的時間，系統內各部分的狀態參量能夠達到的穩定狀態。
6. 平衡態：
對于封閉系統，在沒有外界影響的情況下，只要經過足夠長的時間，系統內各部分的狀態參量能達到穩定狀態（不隨時間變化），稱為平衡態。
5atm
60oC
0oC
2atm
系 統
動態平衡
（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：溫度T、壓強P、體積V
(1)熱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，表現為系統不受外界的影響，系統所有狀態參量(壓強、體積和溫度)都不隨時間變化。
(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?！?br/>注意：
例1.(2024吉林白城月考)下列說法正確的是 (　　)
A.只有處于平衡態的系統才有狀態參量
B.狀態參量是描述系統狀態的物理量,故當系統狀態變化
時,其狀態參量都會改變
C.兩物體發生熱傳遞時,它們組成的系統處于平衡態
D.0 ℃的冰水混合物放入0 ℃的環境中,冰水混合物處于
平衡態
D
例2.(2024山西大同月考)下列關于系統是否處于平
衡態的說法正確的是 (　　)
A.開空調1 min內教室內的氣體處于平衡態
B.兩個溫度不同的物體相互接觸時,這兩個物體組
成的系統處于非平衡態
C.0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的環境中,冰水混合
物處于平衡態
D.壓縮密閉容器中的空氣,空氣處于平衡態
B
熱平衡與溫度
PART 2
如果兩個系統相互接觸而傳熱，它們的狀態參量將發生改變。
A
B
經過一段時間，狀態參量就不再變化了
1.熱平衡：
兩個相互接觸的熱力學系統，經過一段時間，各自的狀態參量不再變化，說明兩個系統達到了平衡。
2.熱平衡定律（熱力學第零定律）：
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。
系統A
系統B
系統C
二、熱平衡與溫度
3.平衡態與熱平衡概念的區別
研究 對象 (1)平衡態是對某一系統而言的。
(2)熱平衡是對兩個接觸的系統而言的
狀態 性質 (1)達到熱平衡的兩個系統都處于平衡態,兩個都處于平衡態的系統之間不一定已經達到熱平衡。
(2)分別處于平衡態的兩個系統在相互接觸時,它們的狀態參量可能會發生變化,直到溫度相同時,兩系統便達到了熱平衡
判斷 依據 (1)系統不受外界影響,狀態參量不變,則該系統處于平衡態。
(2)兩個系統的溫度相同,則這兩個系統處于熱平衡
熱平衡定律表明，當兩個系統A、B處于熱平衡時，它們必定具有某個共同的熱學性質，我們就把表征這一“共同的熱學性質”的物理量叫作溫度。
4.熱平衡的性質：
達到熱平衡的系統具有相同的溫度。
5. 物理意義：溫度是決定一個系統與另一個系統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
B.只有乙、丙達到了平衡態,甲沒有達到平衡態
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.處于平衡態的系統所受外力的合力為零
D.處于平衡態的系統內所有分子的動能相同
B
溫度計與溫標
PART 3
1.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
表征兩個系統處于熱平衡時，具有的共同的熱學性質的物理量叫作溫度
宏觀含義：
決定兩個系統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）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
——根據不同導體因溫差而產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，即測溫物質；
（2）對測溫物質的測溫屬性隨溫度變化規律的定量關系作出某種規定；
（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。規定宇宙溫
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K
③攝氏溫標t與熱力學溫度T的關系：T＝t＋273.15 K
該關系是解決有關熱力學溫度與攝氏溫度關系問題的基礎。
④攝氏溫度變化1 ℃與熱力學溫度變化1 K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15 K。
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)祝融號火星車設計的最
低工作環境溫度為-100 ℃,火星車在火星表面巡視
探測時經歷的最低溫度為-92 ℃,兩溫度相差 (　　)
A.8 K　　　　B.192 K　　　　
C.281 K　　　D.465 K
A
例6.(多選題)下列關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,對應的熱力學溫度由T升高到2T
B.氣體溫度升高1 ℃,也就是溫度升高1 K;溫度下降5 K,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
BC
03.
例7.（多選）下列關于溫度的說法正確的是（　　）
A．27 ℃相當于301.15 K
B．水的沸點為100 ℃，用熱力學溫度表示即為373.15 K
C．水從0 ℃升高到100 ℃，用熱力學溫度表示即為從273.15 K升高到373.15 K
D．溫度由攝氏溫度t升至2t（t>0 ℃），對應的熱力學溫度由T升至2T
BC
例8.天氣預報某地某日的最低氣溫是－10 ℃，最高氣溫是－1 ℃。下列說法正確的是(　　)
A.－1 ℃比1 K溫度低
B.溫度是矢量
C.當溫度低于－10 ℃，熱力學溫度可能取負值
D.這一天的溫差為9 K
D
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