2.1 温度和温标 课件 -2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

高中物理选择性必修第三册 第二章：分子动理论 第1节: 温度和温标 第1节：温度和温标 我们在初中已经学过了测量温度时常用的一种单位——“摄氏度”，它是以标准大气压下，冰水混合物的温度为0度，沸水的温度为100度，在这两温度之间等分100个等份，每一等份为1个温度单位。这种以冰水混合物的温度为0度的测温方法叫摄氏温标，以摄氏温标表示的温度叫摄氏温度。 今天我们将进一步学习有关温度和温标的知识。 知识温顾： 温故知新 2 导入新课 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? 一、状态参量与平衡态 1、热力学系统：研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分 子组成的系统，这在热力学中叫作一个热力学系统 系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界（或环境）。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． 容器和酒精灯就是外界 一、状态参量与平衡态 2、根据系统和外界相互作用的情况，我们可以区分出如下几种热力学系统 ①孤立系统：与外界不发生任何相互作用的系统称为孤立系统。此时系统和外界既无 能量交换也无物质交换。（在该系统中，物质和能量既不能进也不能出） ②封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换的系统称为封闭系统。 （在该 系统中，物质不能进出，但可以与外界交换能量） ③开放系统：与外界既有物质交换，也有能量交换的系统称为开放系统， 简称开系。（在该系统中，与外界可以自由进行物质和能量交换） 孤立系统 封闭系统 开放系统 2、状态参量 ： 在热学中，为确定系统的状态，所用到的物理量，这些物理量 叫作系统的状态参量 一、状态参量与平衡态 物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量。 状态参量 系统间力的作用用压强P 力学参量 温度为20℃ 确定系统冷热程度用温度T 热学参量 容积为100L 几何参量 确定空间范围用体积V 二、平衡态 把不同压强，不同温度的两箱气体注入同一容器 5atm 60oC 0oC 2atm 系 统 平衡态 压强大的气体会向压强小的一方流动。 温度高的会向温度低的一方传热。 经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。 如果容器与外界没有能量交换 二、平衡态 1、平衡态：对于一个封闭的系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时 间，系统内各部分的状态参量（温度，压强和体积）能够达到稳定，都不再随时 间变化的状态。 2、注意： ①平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。 ②类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态也是一种动态平衡。组成系统的分 子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系 统的宏观性质不随时间变化。 ③平衡态指的是一个系统的状态参量不再变化。 三、热平衡与温度 1、热力学系统间的相互作用 相互接触而传热 乙系统 热 冷 甲系统 温 甲系统 乙系统 2、热平衡：甲乙两个系统相互接触而传热，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。 3、热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 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，这个结论称为热平衡定律。 两个系统达到热平衡的实质：接触时两系统不再进行热传递 4、温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征 这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。 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。 水银温度不再升高，这个系统达到平衡态 水的温度不再升高，这个系统达到平衡态 水银和水这两个系统达到热平衡 三、热平衡与温度 平衡态 热平衡 区别 研究对象 判断依据 联系 5、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