第2章 第3节 温度和温标（word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

第3节　温度和温标 核心素养导学 物理观念 (1)知道系统的状态参量及平衡态的概念。 (2)知道热平衡、热平衡定律。 (3)知道温度的意义，知道温标、摄氏温标和热力学温标的概念。 科学思维 通过学习温度与温标，体会热力学温度与摄氏温度的关系。 科学探究 探究温度计的工作原理。 科学态度与责任 观察生活中的热平衡现象，体会热力学温度的应用。 一、热平衡定律和温度 1．状态参量：在热学中，为确定系统的状态，用到的一些物理量，常用的状态参量有体积、压强、温度等。 2．热平衡：两个相互接触的热力学系统的状态参量不再变化。 3．热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此也必定处于热平衡。 4．温度：处于热平衡的两个系统必定具有某个共同的热学性质，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量叫作温度。温度也可理解为物体的冷热程度。 5．热平衡的性质：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 二、温标 1．定义：温度数值的标定方法。 2．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 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成100等份，每份算作1 ℃。 3．热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫“绝对温标”，单位符号是K。 4．摄氏温度与热力学温度 摄氏温度 摄氏温标表示的温度，用符号_t_表示，单位是摄氏度，符号为℃ 热力学温度 热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K 换算关系 T＝t＋273.15_K 若温度升高了1 ℃，也就是升高了1 K，即在表示温度差时，ΔT和Δt在数值上是相等的。　 1.一根长铁丝一端插入100 ℃的沸水中，另一端放入0 ℃的水中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不随时间变化，这种状态是否为平衡态？ 提示：这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外界因素的影响。 2．思考一下，我们通常情况下见到的热源有哪些？它们达到热平衡时温度有什么关系？ 提示：太阳、暖气片、空调、燃气灶、电热器、煤炉等。它们达到热平衡时温度相同。 3．如图所示是伽利略温度计的示意图，利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质，当气温升高时，细管内的水柱会升高吗？ 提示：不会。伽利略温度计的测温原理是空气的热胀冷缩，当气温升高时，细管内的水柱会降低。 新知学习(一)|平衡态与热平衡的比较 [任务驱动] 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，在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？经过一段时间后，是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？ 提示：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。当经过一段时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。达到热平衡状态的标志是温度相等。　　　　 [重点释解] 1．对平衡态的理解 (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，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。 (2)由于实际中并不存在完全不受外界影响，并且宏观性质绝对保持不变的系统，所以平衡态只是一个理想化的概念，它是在一定条件下对实际情况的抽象和概括。 2．对热平衡的理解 (1)决定系统是否达到热平衡的最主要状态参量是温度，也就是说只要温度不再发生变化，那么这两个系统就达到了热平衡。理解热平衡定律一定要抓住温度这一状态量。 (2)平衡态不是热平衡：平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的；分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。 3．对温度的理解 (1)温度的宏观物理意义：决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态。 (2)与热平衡的关系：处于热平衡的每个系统内部各部分的温度相同；两系统达到热平衡后，两系统的温度相同。 [针对训练] 1．关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有(　 ) A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态 B．两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的 C．热平衡就是平衡态 D．处于热平衡的几个系统的压强一定相等 解析：选B　根据平衡态的定义知系统内各部分的状态参量长时间内都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知，处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误。 2．三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们温度的说法正确的