第1节 温度和温标（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

第二章 气体、固体和液体 温度和温标 (强基课——逐点理清物理观念) 第1节 课标要求 学习目标 1.知道热力学系统的状态参量。 2.了解温度计原理。 1.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.通过学习温度与温标，体会热力学温度与摄氏温度的关系。 3.利用各种物质热学参量的不同，解释生产生活中的现象。 1 逐点清(一)　状态参量与平衡态 2 逐点清(二)　热平衡与温度 3 逐点清(三)　温度计与温标 4 课时跟踪检测 CONTENTS 目录 逐点清(一)　状态参量 与平衡态 1.热力学系统和外界 (1)热力学系统：由__________组成的系统，在热学中叫作热力学系统，简称系统。 (2)外界：系统之外与系统发生__________的其他物体统称为外界。 多维度理解 大量分子 相互作用 2.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V、压强p、________等。 3.平衡态：在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统内各部分的___________能够达到的稳定状态。 温度T 状态参量 1.对三个状态参量的理解 (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.对平衡态的三点理解 (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处于静止或匀速直线运动的状态。 (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。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。 (3)平衡态的特点：系统温度、压强、体积不发生变化。由于系统处于平衡态时，所有的性质都不随时间变化，就能比较容易地描述这些性质，所以中学阶段只描述平衡态的问题。 1.判断下列说法是否正确。 (1)体积和压强都是描述气体宏观状态的物理量。 ( ) (2)平衡态就是指系统内分子无规则运动停止的状态。 ( ) (3)平衡态是一种理想状态。 ( ) 全方位练明 √ × √ 2.(多选)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.两个物体发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态 √ √ 解析：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，但不一定各个状态参量都发生变化，A错误;系统处于平衡态或非平衡态都有描述其状态的状态参量，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，B正确;两个物体发生热传递时，两个物体组成的系统内部仍存在温差，故系统处于非平衡态，D正确。 3.一根长铁丝一端放入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? 答案：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。 逐点清(二)　热平衡与温度 1.热平衡：两个相互接触的热力学系统的状态参量不再______。 2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到_______，那么这两个系统彼此之间也必定处于________。 多维度理解 变化 热平衡 热平衡 3.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“共同的热学性质”的物理量叫作温度，温度也可理解为物体的冷热程度。 4.热平衡的性质：一切达到热平衡的系统都具有相同的_______。 温度 1.平衡态与热平衡的区别   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 2.热平衡与温度 (1)对温度的理解 ①宏观上，表示物体的冷热程度。 ②微观上，反映分子热运动的剧烈程度。 ③一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。 (2)温度计的测温原理 若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。 1.判断下列说法是否正确。 (1)用温度计测量温度是根据热平衡的原理。 ( ) (2)温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡。 ( ) (3)若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡。 ( ) (4)两个彼此接触的物体温度相同，可以说两物体达到热平衡。 ( ) 全方位练明 √ × √ √ 2.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：根据平衡态的定义可知，在不受外界影响的情况下，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。 3.三个系统A、B、C处于热平衡状态，则关于它们温度的说法正确的是 (　　) A.它们的温度可以有较大的差别 B.它们的温度可以有微小的差别 C.它们的温度一定相同 D.无法判断温度的关系 √ 解析：根据热平衡定律：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必定处于热平衡，所以三个系统A、B、C处于热平衡状态，则它们的温度一定相同，C正确。 逐点清(三)　温度计与温标 1.温度计 (1)水银温度计：根据细管中水银柱的高度与温度的线性关系来测量温度。 (2)气体温度计：根据气体压强随温度的变化来测量温度。 2.温标 (1)定义：定量描述_______的方法。 多维度理解 温度 (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 ______，水的沸点为 ________。在0 ℃与100 ℃之间均匀分成_______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”。 0 ℃ 100 ℃ 100 (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____表示，单位是_______，符号为℃ 热力学温度 热力学温标表示的温度，用符号____表示，单位是_______，简称开，符号为K 换算关系 T=____________ t 摄氏度 T 开尔文 t+273.15 K 1.温标要素 (1)选择某种具有测温属性的测温物质。 (2)了解测温物质随温度变化的函数关系。 (3)确定温度零点和分度的方法。 2.比较摄氏温标和热力学温标 比较项目 摄氏温标 热力学温标 零度的规定 一个标准大气压下 冰水混合物的温度 -273.15 ℃ 温度名称 摄氏温度 热力学温度 温度符号 t T 单位名称 摄氏度 开尔文 单位符号 ℃ K 关系 ①T=t+273.15 K，粗略表示：T=t+273 K ②1 K的大小与1 ℃的大小相等 续表 1.关于温标，下列说法正确的是 (　　) A.温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的 B.不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同 C.温标的规定都是人为的，没有什么理论依据 D.热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法，表示的温度数值没有关系 全方位练明 √ 解析：温标不同，测量同一系统的温度数值一般不同，但所表示的温度是相同的，A正确，B错误;每一种温标的规定都有一定意义，如摄氏温标的0 ℃表示标准大气压下冰的熔点，100 ℃为标准大气压下水的沸点，C错误;热力学温标和摄氏温标在数值上有T=t+273.15 K的关系，D错误。 2.(2024·黄冈高二检测)(多选)关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是 (　　) A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B.温度升高1 ℃就是升高了1 K C.1 ℃就是1 K D.0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K √ √ √ 解析：热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本单位之一，故A正确;由T=t+273.15 K得Δt=ΔT，则知温度升高了1 ℃就是升高了1 K，故B正确;热力学温度和摄氏温度的关系是T=t+273.15 K，可知1 ℃与1 K表示的温度不同，故C错误;根据T=t+273.15 K知，当t=0 ℃时，T≈273 K，故D正确。 3.(2024·南阳高二检测)(多选)伽利略在1593年制造了世界上第一 个温度计——空气温度计。如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在 装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大 气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则 (　　) A.该温度计的测温物质是槽中的液体 B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体 C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气 D.该温度计是利用测温物质的热胀冷缩的性质制造的 √ √ 解析：细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错误，C、D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 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、压强一定达到了某一稳定值，但体积仍可变化 √ 6 7 解析：如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。故A正确，B、C、D错误。 1 2 3 4 5 1 5 6 7 2.把摄氏温标和热力学温标作成函数关系图，正确的是 (　　) 2 3 4 解析：由T=t+273.15 K可知，热力学温度T与t成正比，斜率为正值，则B错误;在T=0 K时t为负值，则A、D错误，C正确。 √ 1 5 6 7 3.(2024·长春高二检测)下列有关热平衡的说法，正确的是 (　　) A.如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态 B.热平衡定律只能研究三个系统的问题 C.如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态 D.两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：处于热平衡状态的两个系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，可能不再处于热平衡状态，故A错误;热平衡定律对多个系统也适用，故B错误;由热平衡的定义可知，如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态，故C正确;温度相同是热平衡的标志，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 4.(2024·邯郸高二检测)严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动，为了测出冰下水的温度，某同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是 (　　) A.用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中取出，读出示数 B.取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度 2 3 4 1 5 6 7 C.取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶取出，立即从瓶外观察温度计的示数 D.手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出，立即读出示数 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待较长时间后从水中取出，读出示数，不符合温度计的使用方法，故A错误;水灌满瓶后取出，温度会发生变化，不再是湖水的温度，相当于取出温度计读数，故B错误;取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶取出，立即从瓶外观察温度计示数，这样可以最大程度地避免温度计脱离环境造成的误差，故C正确;取出温度计读出示数，不符合温度计的使用方法，故D错误。 2 3 4 1 5 6 7 5.(多选)关于温度和测量温度的依据，下列说法正确的是 (　　) A.温度宏观上反映物体的冷热程度，我们感觉冷的物体温度低 B.当A、B两物体分别与C物体达到热平衡时，则A物体与B物体之间也处于热平衡状态 C.当甲、乙两物体达到热平衡时，甲、乙两物体的温度相同 D.热平衡是利用温度计测量温度的依据 2 3 4 √ √ √ 1 5 6 7 解析：温度宏观上反映物体的冷热程度，但并不是感觉冷的物体温度就低，人体感受的物体冷热程度，一方面取决于被感受的物体的温度，另一方面还与被感受物体单位时间内吸收或放出的热量的多少有关，A错误;由热平衡定律可知，B正确;只要两个系统温度相同且不再发生变化，它们就处于热平衡状态，热平衡是利用温度计测量温度的依据，所以C、D正确。 2 3 4 1 5 6 7 6.实验室有一支读数不准确的温度计，标准大气压下，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃;在测沸水的温度时，其读数为80 ℃。下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是 (　　) A.35 ℃，56 ℃ B.21 ℃，40 ℃ C.41 ℃，60 ℃ D.35 ℃，36 ℃ 2 3 4 √ 1 5 6 7 解析：此温度计每一刻度表示的实际温度为 ℃= ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41-20=21(格)，对应的实际温度应为21× ℃=35 ℃;同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20开始上升格数为=36(格)，它的示数为36 ℃+20 ℃=56 ℃，所以A正确。 2 3 4 1 5 6 7 7.小明在家制作了简易温度计，一根装有一小段有色水柱的 细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界 温度发生变化时，水柱位置将上下移动。当有色水柱下端分别与 D和A对齐时，温度分别为20 ℃和80 ℃。A、D间刻度均匀分布。 由图可知，图中有色水柱下端所示温度为多少? 答案：32 ℃ 2 3 4 1 5 6 7 解析：由题图知A、D间共有15个小格，每个小格表示温度为 ℃=4 ℃ 有色水柱的下端离D点3个小格，即对应3×4 ℃=12 ℃，所以温度为t=(20+12)℃=32 ℃。 2 3 4 $$