2.1 温度和温标-【物理优课PPT】高中物理选择性必修第三册同步PPT课件（人教版2019）

授课老师：张三 知道系统的状态参量及平衡态。 1 明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系。 2 了解温度计的的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。 3 学习目标 联系生活实际案例思考 日常生活中我们会借助这些仪器和设备测量什么? 3 情景导入 假如一个容器用挡板K 隔开，容器中的气体被分成 A、B 两部分，它们的压强分别为 pA、pB ，温度分别为 TA、TB。打开挡板K 后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态? pA TA pB TB A B K 4 温故知新 机械能守恒定律? 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 看图回答下列问题 1、小球从最高点开始下落到与弹簧接触前小球的机械能是否守恒? 小球和地球组成的系统 2、小球整个运动过程中机械能是否守恒? 有时弹簧对小球有力的作用 外界或环境 3、小球、地球、弹簧组成的系统机械能是否守恒? 系统内小球不停地运动，弹簧的的形变也在不断发生变化，但整个系统与外界没有相互作用。 5 一、状态参量与平衡态 1、热力学系统 由大量分子组成的整体——热力学系统（系统）。 2、热力学系统的分类 小球、弹簧、地球组成的系统 类似于 ① 孤立系统：系统和外界既无能量交换也无物质交换。 如： 弹簧 类似于 ②封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统。 如： 弹簧、地球组成的系统 类似于 ③开放系统：与外界既有物质交换，又有能量交换的系统。 如： 6 一、状态参量与平衡态 3、状态参量：表示系统某种性质的物理量 由大量分子组成的整体——热力学系统（系统）。 描述对象 状态参量 质点的运动状态 位置和速度 v 例如：某钢瓶容积为100L，其内煤气温度为20oC时的气压为5atm。 参量类型 运动学参量 几何参量 力学参量 热学参量 热 力 学 系 统 系统的空间范围 体积 V 系统间或内部力的作用 压强 P 确定系统冷热程度 温度 T 7 一、状态参量与平衡态 4、平衡态： 一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量达到稳定（不随时间变化）时的状态 。 宏观性质 系 统 平衡态 分子做无规则运动 5atm 60oC 0oC 2atm 由于分子做无规则的热运动，在这样的条件下达到的平衡往往整体平衡局部不平衡，且达到的平衡态具有一定的不稳定性，存在一定的起伏。这样的平衡称为动态平衡。 在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是无外界影响下的状态。 热水 冷空气 非平衡态 温水 温空气 平衡态 8 二、热平衡与温度 1、热力学系统间的相互作用 10oC 5atm 12oC 5.5atm 甲系统 乙系统 气缸、活塞都是绝热的 具有一种相同的力学参量 压 强 力学平衡 冷 甲系统 热 乙系统 相互接触而传热 温 甲系统 乙系统 2、热平衡 这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡。这种平衡叫作热平衡。 9 二、热平衡与温度 3、热平衡定律 实验表明：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。 热平衡 A C B C 热平衡 热平衡 A B 10 二、热平衡与温度 4、温度 热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度（temperature）。 T/K t/s O TA TB T B A 水银温度不再升高，这个系统达到平衡态 水温度不再升高，这个系统达到平衡态 这两个系统 达到热平衡 11 二、热平衡与温度 5、部分人们已观测到的温度 约107~108K 约1.6×107K 约3.5×103K 约4.2K 实验室已经获得的最高温度 太阳中心的温度 乙炔火焰的温度 汞金属超导转变温度 约184K（-89.2oC） 约10-9K 地面上观测到的最低气温（南极) 实验室内已经获得的最低温度 12 随堂小结 平衡态与热平衡的比较 平衡态 热平衡 区别 研究对象 判断依据 联系 一个系统 两个接触的系统 系统不受外界影响，状态参量不变 两个系统温度相同 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 13 三、温度计与温标 1、测温物质———热胀冷缩的特性 水银 酒精 气体 2、确定温度零点和分度值 3、温标 ① 摄氏温标（摄氏温度）：单位用 ℃ 来表示 ② 华氏温标（华氏温度）：单位用 F 来表示 ③ 热力学温标（热力学温度）：单位用 K 来表示 开氏温度 T 与摄氏温度 t 的关系是：T = t + 273.15K 0℃ 100℃ 标准大