2.1 温度和温标 课件 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）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 知识回顾 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。 一、热力学系统（系统） （1）热力学系统（系统）： 在热学中，把某个范围内大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 （2）外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界。 例如：酒精灯加热容器中的气体 把气体作为研究对象，它就是一个热力学系统。 而容器和酒精灯就是外界。 在物理学中所研究的对象，称为系统. 二、状态参量 状态参量：为了确定系统的状态，需要用一些物理量把系统的相关性质表示出来。描述系统状态的物理量叫做状态参量。 在热学中，为了确定一个热力学系统的状态，可以用以下几个状态参量（物理量）来描述： 为了确定系统的空间范围，要用到体积V（几何参量） 为了确定外界与系统之间力的作用，要用到压强p（力学参量） 为了确定系统的冷热程度，要用到温度T（热学参量） 例如：某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20℃时的气压为5atm. 三、平衡态 0℃ 2atm 60℃ 5atm 【思考】假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成两部分。若打开挡板，且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? 平衡态 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，容器内各点的压强和温度都不再变化，达到平衡态。 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。 理解： 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平衡态是一种动态平衡，分子仍在运动，只是分子运动的平均效果不随时间发生变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化。 四、热平衡与温度 1. 热平衡：如果两个系统相互接触并发生热传递，最后它们各自的状态参量不再变化，达到相对稳定状态，也就说明他们已经具有了某种共同的性质，这时候我们就说它们达到了热平衡状态。 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。 【区分】平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的。( 一个系统内的温度，压强和体积都不再变化，才是处于平衡态； 若两个系统的温度相等，则这两个系统已达到热平衡。) 【说明】热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统，只要两个系统在接触时不传热，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 2. 热平衡定律（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。 A B 热平衡 A C 热平衡 B C 热平衡 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。 3. 温度：两个达到热平衡的系统所具有的共同的热学性质。 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度. 五、温度计与温标 1. 温度计：测量温度的工具，常用的是液体温度计。 常见温度计的测量原理: 水银温度计——水银的热膨胀 电阻温度计——金属电阻随温度变化 气体温度计——气体压强随温度变化 电偶温度计——电势差随温度变化 2. 温标：定量描述温度的方法叫做温标 。常见温标有摄氏温标、热力学温标等。 摄氏温度： 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份，每份为1℃。 符号：t 单位：摄氏度， ℃ 热力学温度(开尔文温度)： 规定摄氏温度的-275.15℃为零值，分度与摄氏温度相同。其单位是国际单位制中七个基本物理量之一。 符号：T 单位：开尔文，K 热力学零度(绝对零度)等于摄氏温度的 -273.15℃ 1、（多选）下列状态处于热平衡态的是( 　AB　 ) 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、2分钟内教室内的气体 2、（多选）下列关于热力学温度的说法中，正确的是( ABC ) A、热力学温度