2.1 温度和温标-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书(人教版）

第1节 温度和温标 课标要求 核心素养 1.知道热力学系统的状态参量。 2．了解温度计的原理 1.物理观念：知道状态参量、平衡态、热平衡、温度、热力学温度的概念及热平衡定律。 2．科学思维：体会两个不同系统接触后建立热平衡的过程。体会生活中的热平衡现象。 3．科学探究：会使用常见的温度计，提高动手、动脑能力。 4．科学态度与责任：利用各种物质热学参量的不同，解释生产生活中自动化设备的工作原理 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 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，这在热学中叫作一个热力学系统，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外界。 3．状态参量：在热学中，为确定系统的状态所需要用到的物理量叫作系统的状态参量。常用的状态参量有几何参量体积V、力学参量压强p、热学参量温度T。 4．平衡态：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能够达到稳定状态，这种状态叫作平衡态。 二、热平衡与温度 1．热平衡：两个相互接触且传热的热力学系统，经过一段时间以后，这两个系统的状态参量都不再变化，我们说这两个系统达到了热平衡。达到热平衡的两个系统具有相同的温度。 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：热平衡中具有的“共同的热学性质”叫作温度。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。 三、温度计与温标 1．温度计：选择一种测温物质，根据这种物质随温度变化而变化的某个特性来制造温度计。温度计的种类很多，常见的有水银温度计、金属电阻温度计、气体温度计、热电偶温度计等。 2．温标 (1)定义：定量描述温度的方法。 (2)两种温标 ①摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，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等份，每份算作1 ℃。 ②热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，规定摄氏温度的－273.15 ℃为零值。 (3)两种温度 ①摄氏温度：用摄氏温标表示的温度，用符号t表示，单位摄氏度，符号表示为_℃。 ②热力学温度：用热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位开尔文，符号表示为K。 ③换算关系：T＝t＋273.15_K。 【概念辨析·试身手】 (1)只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态。(×) (2)两个传热的系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的。(√) (3)两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量。(×) (4)热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同。(×) (5)摄氏温度升高1 ℃，在热力学温标中温度升高274.15 K。(×) (6)物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。(×) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 状态参量与平衡态 【要点培优】 1．热力学系统的三个状态参量 (1)体积V：描述系统的几何性质，为了确定系统的空间范围。 (2)压强p：描述系统的力学性质，为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用。 (3)温度T：描述系统的热学性质，确定系统的冷热程度。 2．平衡态的理解 (1)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，表现为系统的宏观性质不随时间变化，三个状态参量不随时间变化。 (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。 【素养培优】 如图所示，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间。 探究：鸡蛋处于平衡态吗？ 提示：处于平衡态。当系统内包含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。 【应用培优】 [例1] 下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是(　　) A．将一根铁丝的一端插入100 ℃的水中，另一端插入0 ℃的冰水混合物中，假设水和冰水混合物的温度恒定，经过足够长的时间，铁丝处于平衡态 B．两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态 C．0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态 D．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 解析：选B。铁丝受到外界因素影响，不是平衡态，只是一种稳定状态，A错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，是非平衡态，B正确；0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不是平衡态，C错误；压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为内能，不是平衡态，D错误。 【名师点拨】　两步法判断热力学系统是否处于平衡态 1．判断热力学系统是否受到外界的影响。 2．判断系统的状态参量(压强、体积和温度)是