(讲义)第2章 1 温度和温标-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

1．温度和温标 1．知道状态参量与平衡态。 2．知道热平衡，理解热平衡定律及温度的定义。 3．知道温标、摄氏温标和热力学温标，知道摄氏温度与热力学温度的转换关系。 　状态参量与平衡态 1．热力学系统：由大量分子组成的系统。 2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体。 3．状态参量：为确定系统的状态所需要的一些物理量，如：体积、压强、温度等。 4．平衡态：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能够达到的稳定状态。 如图所示，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间。 【问题】 (1)鸡蛋处于平衡态吗？ (2)如果将铝、铜、铁三个金属球在沸水中放足够长时间呢？ 提示：(1)处于平衡态。当系统内包括温度在内的所有状态参量都不随时间变化时，系统处于平衡态。 (2)铝、铜、铁三个金属球也处于平衡态。 1．热力学系统的状态参量 (1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。 (2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。 (3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。 2．平衡态的特点：系统处于平衡态时，系统的状态参量温度、压强、体积都不随时间变化。 3．对平衡态的理解 (1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同，热力学的平衡态是一种动态平衡，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，表现为系统不受外界的影响，状态参量(压强、体积和温度)不随时间变化。 (2)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。 【典例1】　(多选)(2022·安徽阜阳高二期末)下列说法正确的是(　　) A．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变 B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定 C．只有处于平衡态的系统才有状态参量 D．两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态 BD　[由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个量变化，系统的状态就会发生变化，不一定各个状态参量都发生变化，选项A错误；系统处于平衡态或非平衡态，只是状态参量有无变化，选项C错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，选项B正确；两个物体间传热时，两个物体组成的系统内部存在温差，故系统处于非平衡态，选项D正确。] [跟进训练] 1．如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的(　　) A．温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化 B．温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的 C．温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态 D．温度、压强达到稳定状态，但体积仍可变化 A　[如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量(温度、压强、体积)不再随时间发生变化，温度达到稳定值，但分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态，故A正确。] 　热平衡与温度 1．热平衡：如果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，各自的状态参量不再变化了，即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．温度：处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”，即温度。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。 刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示，是刀剑刚入水淬火的瞬间情景。 【问题】 (1)在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？ (2)经过一段时间后，是否达到热平衡状态？ (3)达到热平衡状态的标志是什么？ 提示：(1)淬火瞬间由于一部分刀剑在水的外部，一部分处于水的内部，存在热量传递，温度不相同，没有达到热平衡状态。 (2)当经过一段时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。 (3)达到热平衡状态的标志是温度相等。 1．平衡态与热平衡的区别和联系 平衡态 热平衡 区 别 研究 对象 一个系统 两个接触的系统 判断 依据 系统不受外界影响，状态参量不变 两个系统的温度相同 联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 2．热平衡定律 (1)内容：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。 (2)意义：互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较物体温度的高低。 (3)热平衡定律推论：有A、B、C三个热力学系统各自处于平衡态，若系统A、B接触时平衡态不变，说明了系统A、B相互处于热平衡，若系统A、C接触时平衡态也不变，则说明A、C两系统也处于热平衡。这时，如果再使