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1节 温度和温标 第二章 人教版（2019）选择性必修三 CONTENTS 目录 状态参量与平衡态 01 热平衡与温度 02 温度计与温标 03 学以致用提高练习 04 思考与讨论：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? 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，窗口内各点的压强和温度都相同且不再变化。 新课导入 知识讲解 课堂小结 随堂练习 布置作业 一、状态参量与平衡态 1.热力学系统 是热学的研究对象；通常是大量分子组成的，可以是固体、液体、多数是气体。 （1）热力学系统定义（系统定义）： （2）外界： 系统之外与系统发生相互作用的其它物体统称为外界 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。 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 （3）三种热力学系统 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： 粒子数 N 不变、 能量 E 不变。 封闭系统： 粒子数 N 不变、 能量 E 可变。 开放系统： 粒子数 N 可变、 能量 E 可变。 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 2.状态参量 （1）状态参量定义：为了确定系统的状态，需要用到一些物理量，表示系统某种性质的物理量称为状态参量。 例如： 力学：为确定物体（质点）机械运动的状态，引入物理量坐标，速度等。 几何：为确定物体的空间范围状态，引入物理量大小、形状、体积等。 (2)热力学系统常用状态参量： ①为确定系统的空间范围，几何参量：体积V ②为确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用，力学参量：压强P ③为确定系统的冷热程度，热学参量：温度T 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。 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 3.平衡态 在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统各部分的状态参量（宏观性质）能够达到稳定状态（不随时间变化），这种状态叫做平衡态。 例如：把不同压强，不同温度的两箱气体注入同一容器：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。 0℃ 2atm 60℃ 5atm 如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。 平衡态 非平衡态 平衡态 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 对平衡态的理解： 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在外界影响下，系统可以处于一种宏观性质不随时间变化的状态，但这不是平衡态，只是一种稳定状态。 100 ̊C的沸水 0 ̊C的冰水 一根长铁丝 经过足够长时间，温度随铁丝有一定分布，且不随时间变化，但这不是平衡态，只是一种稳定状态。因为撤去外界影响，系统各部分的状态参量就会变化。 例如： 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 二、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。 理解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 相互接触而传热 乙系统 热 冷 甲系统 温 甲系统 乙系统 新课导入 知识讲解 随堂练习 课堂小结 布置作业 思考与讨论1：平衡态和热平衡有什么区别？ 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。) 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。 思考与讨论2：怎样判断"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