第一课 温度和温标（课件）-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第三册）

§2.1 温度和温标 联系生活实际思考： 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，它们的压强和温度均不相等。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? 压强大的气体会向压强小的一方流动，温度高的气体会向温度低一侧传热，经过一段时间后，窗口内各点的压强和温度都相同且不再变化。 研究物理问题 研究对象 一个物体 多个物体 系统 研究的问题不同 选取的系统常不同 例如： 测定某金属块的比热容实验 热学研究对象 系统以外的物质统称为外界或环境 热力学 系 统 如气体、液 体、固体等 大量分子组成的物体或物体系统 一、平衡态与状态参量 1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统． 系统以外的周围物体称之为外界或环境，系统与外界之间往往存在相互的作用．在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法． 热学性质 热学参量： 温度T 力学性质 力学参量： 压强P 一般说来热力学系统，要研究以下几个的性质： 2、状态参量 某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20oC时的气压为5atm。 ——描写系统状态的宏观物理量 如：一辆汽车经过二中门口时的速度为10m/s，加速度为1m/s2。 几何性质 几何参量: 体积V 对于一个封闭系统，在经过相当长的时间后，系统整体的宏观性质将不随时间而变化、且具有确定的状态 ——平衡状态，简称平衡态。 特点： 系统的所有性质都不随时间变化 0oC 2atm 5atm 60oC 绝热 例1．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 ( ) A．每个气体分子的运动速率 B．压强 C．体积 D．温度 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B、C、D选项正确． BCD 二、热平衡与温度 1、热平衡： 两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变．最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡． “平衡态”指的是一个系统的状态，“热平衡”指的是两个系统之间的关系。达到“热平衡”的几个系统，其中的任意一系统一定是处于“平衡态”。 相互接触而传热 冷 热 热平衡 平衡态 热平衡 区别 研究对象 判断依据 联系 平衡态与热平衡的比较 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 2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 3、温度 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，这个结论称为热平衡定律。 两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”。我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。 处于热平衡的两个系统具有相同的温度。 热平衡 A 热平衡 B A B 热平衡 C C 系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。 温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理． 若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与B的温度相等. 例2、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃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，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么? 解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与100℃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，虽然金属棒内部温度分布处于一种