第二章 第一节 温度和温标-2020-2021学年高中物理同步备课学案（2019人教版选择性必修第三册）

第二章　气体、固体和液体

第1节　温度和温标

知识点归纳

知识点一、平衡态与状态参量

1．系统：在物理学中，把所研究的对象称为系统．例如：一瓶气体、几个相互接触的物体、器皿中的液体与它上方蒸气的整体等．

2．状态参量：描述系统状态的物理量，叫系统的状态参量，例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述其力学性质，用温度描述其热学性质．

3．平衡态

(1)定义：对于一个不受外界影响的系统，无论其初始状态如何，经过足够长的时间后，必将达到一个宏观性质不再随时间变化的稳定状态，这种状态叫平衡态．

(2)特征：系统的所有性质都不随时间变化．

把不同压强、不同温度的气体混合在同一个容器中，如果容器和外界没有能量的交换，经过一段时间后，容器内各点的温度、压强就会变得一样.

知识点二、热平衡与温度

1．热平衡：两个系统相互接触，它们间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，这两个系统的状态参量不再变化时，此时的状态叫做热平衡状态，我们说这两个系统达到了热平衡．

2．热平衡定律：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．

3．对温度的理解

(1)温度的宏观解释：温度是用来表示物体冷热程度的物理量．通常情况下，冷的物体我们说它的温度低，热的物体我们说它的温度高．温度和热平衡状态有着密切的关系，各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们之间发生了热量的传递．经过一定时间以后，各自原先的平衡状态被破坏，热量从高温系统传递给低温系统，并达到一个共同的稳定状态，即新的热平衡状态，热平衡状态通常简称为热平衡．

(2)温度的微观解释：物体的温度有高有低，温度仅由系统内部热运动的状态来决定，分子动理论表明，温度越高，分子做无规则运动的程度越剧烈．物体的温度这一宏观现象所

反映出的微观本质是：做热运动的分子具有质量、速度，同时也具有动能．

知识点三、温度计与温标

1．温度计：用来测量物体(系统)温度的仪器叫温度计，温度计的种类很多，如水银温度计、金属电阻温度计、气体温度计、热电偶温度计、双金属温度计等．

2．各种温度计的测温原理

3.温标

(1)温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标．

(2)摄氏温标：规定标准大气压下冰的熔点为0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每一等份就是1 ℃，这种表示温度的方法就是摄氏温标，表示的温度叫摄氏温度，符号为t，单位为℃.

(3)热力学温标：规定摄氏温度的－273.15 ℃为其零值，它的一度大小等于摄氏温度的一度大小，这种表示温度的方法就是热力学温标，也叫开尔文温标．用这种温标表示的温度叫热力学温度，符号为T，单位为开尔文，简称开，符号为K.1960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，摄氏温标所确定的温度用t表示，它与热力学温度T的关系是T＝t＋273.15 K.

4．热力学温度与摄氏温度的比较

(1)公式：T＝t＋273.15 K，一般取T＝t＋273 K．若以T为纵轴，t为横轴，其图象如图所示．

(2)每一开尔文与每一摄氏度的大小相等

设某物体的摄氏温度由t1变到t2，对应的热力学温度分别为T1、T2则有

T1＝t1＋273.15 K，T2＝t2＋273.15 K，则ΔT＝T2－T1＝t2－t1＝Δt.

上式的物理意义在于：用摄氏度表示的温差等于用开尔文表示的温差，即每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小是相等的，即摄氏温度升高或降低10 ℃与热力学温度升高或降低10 K是一回事．

典例分析

一、对热平衡，热平衡定律的理解

例1  下列状态处于热平衡态的是(　　)

A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间

B．冰水混合物处在0℃环境中

C．一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动，容器突然停止运动，容器内的气体

D．开空调2分钟内教室内的气体

解析 系统处于热平衡态时，其状态参量稳定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混合物在0℃环境中，其温度、压强、体积都不再变化，是平衡态，故A、B对；一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动突然停止时，容器内气体的温度升高，压强变大，故其不是平衡态，C错；开空调2分钟内教室内的气体，温度、体积均要变化，故其不是平衡态，D错。

答案 AB

二、温度与温标

2020年又是一个寒冷的冬天，人在室外拿铁棒和木头时，感觉到铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的是温度，于是有人得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？

答案 不对。由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡，故它们的温度是一样的。感觉到铁棒特别凉，是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多，所以他的结论不对。

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