第2章 1.温度和温标-【名师导航】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册同步课件(人教版)

第二章　气体、固体和液体 1．温度和温标 2 学习任务 1．知道状态参量与平衡态。 2．知道热平衡，理解热平衡定律及温度的定义。 3．知道温标、摄氏温标和热力学温标，知道摄氏温度与热力学温度的转换关系。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 01 知识点一　状态参量与平衡态 知识点二　热平衡与温度 知识点三　温度计与温标 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 4 1．热力学系统：由_________组成的系统。 2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体。 3．状态参量：为确定系统的状态所需要的一些物理量，如：_____、_____、温度等。 4．平衡态：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的_____状态。 知识点一　状态参量与平衡态 大量分子 体积 压强 稳定 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 如图所示，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间。 【问题】 (1)鸡蛋处于平衡态吗？ (2)如果将铝、铜、铁三个金属球在沸水中 放足够长时间呢？ 提示：(1)处于平衡态。当系统内包括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。 (2)铝、铜、铁三个金属球也处于平衡态。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 1．热力学系统的状态参量 (1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。 (2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。 (3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。 2．平衡态的特点：系统处于平衡态时，系统的状态参量温度、压强、体积都不随时间变化。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 3．对平衡态的理解 (1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同，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，表现为系统不受外界的影响，状态参量(压强、体积和温度)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。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【典例1】　(多选)(2022·安徽阜阳高二期末)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．两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态 √ √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 BD　[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，不一定各个状态参量都发生变化，选项A错误；系统处于平衡态或非平衡态，只是状态参量有无变化，选项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，选项B正确；两个物体间传热时，两个物体组成的系统内部存在温差，故系统处于非平衡态，选项D正确。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 [跟进训练] 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、压强达到稳定状态，但体积仍可变化 √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 A　[如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量(温度、压强、体积)不再随时间发生变化，温度达到稳定值，但分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态，故A正确。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 1．热平衡：如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别_____。经过一段时间，各自的状态参量不再变化了，即这两个系统达到了_______。 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_______。 3．温度：处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”，即_____。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。 知识点二　热平衡与温度 改变 热平衡 热平衡 温度 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 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情景。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【问题】 (1)在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？ (2)经过一段时间后，是否达到热平衡状态？ (3)达到热平衡状态的标志是什么？ 提示：(1)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。 (2)当经过一段时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。 (3)达到热平衡状态的标志是温度相等。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 1．平衡态与热平衡的区别和联系   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 联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 2．热平衡定律 (1)内容：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。 (2)意义：互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较物体温度的高低。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 (3)热平衡定律推论：有A、B、C三个热力学系统各自处于平衡态，若系统A、B接触时平衡态不变，说明了系统A、B相互处于热平衡，若系统A、C接触时平衡态也不变，则说明A、C两系统也处于热平衡。这时，如果再使系统B和C接触，则可发现B和C的平衡态也不变，系统B、C也处于热平衡，如图所示。由此可以得到结论：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学 系统处于热平衡，则它们彼此也必定处于热平衡。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 3．温度与热平衡 (1)温度在宏观上，表示物体的冷热程度。 (2)温度在微观上，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。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【典例2】　(2022·广东普宁高二期末)关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是(　　) 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 √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 B　[一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义知，所有性质都不随时间变化，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。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 [跟进训练] 2．(多选)下列关于热平衡定律的说法正确的是(　　) A．两系统的温度相同时，才能达到热平衡 B．A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统处于热平衡 C．甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触，最终也达到热平衡，则甲、丙是处于热平衡的 D．热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同 √ √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 AB　[根据热平衡的特点可知，两个系统热平衡的标志是它们的温度相同，但压强、体积不一定相同，A正确，D错误；根据热平衡定律可知，A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统处于热平衡，B正确；甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触，最终也达到热平衡，此时乙、丙与甲的温度不一定相等，所以甲、丙不一定处于热平衡，C错误。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 1．温度计 知识点三　温度计与温标 名称 原　理 水银温度计 根据水银的_______的性质来测量温度 金属电阻温度计 根据金属铂的_____随温度的变化来测量温度 气体温度计 根据气体_____随温度的变化来测量温度 热电偶温度计 根据不同导体因_____产生电动势的大小来测量温度 热膨胀 电阻 压强 温差 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 2．温标：定量描述_____的方法。 (1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法。摄氏温标规定标准大气压下冰的熔点为______，水的沸点为________。在0 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成____等份，每一份算作1 ℃。 (2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫作_______温度。 温度 0 ℃ 100 ℃ 100 热力学 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 (3)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_______，符号为K 换算关系 T＝______________ 提醒：变化1 ℃与变化1 K是相等的。 t 摄氏度 T 开尔文 t＋273.15 K 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 摄氏温标(以前称为百分温标)是由瑞典天文学家摄尔修斯设计的。如图所示，在一标准大气压下，把冰的熔点定为0 ℃，水的沸点定为100 ℃，因此在这两个固定点之间共为100 ℃，即100等份，每等份代表1摄氏度，用1 ℃表示，用℃表示的温度叫作摄氏温度，常用t表示。摄氏温标用℃做单位。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙(开尔文)创立，它表示的温度叫热力学温度，常用T表示，用K作单位。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【问题】 (1)热力学温标与摄氏温标之间的关系是什么？ (2)如果可以粗略地取－273 ℃为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点是多少摄氏度？为多少开尔文？水的沸点又是多少摄氏度？为多少开尔文？ 提示：(1)关系式为T＝t＋273.15 K。 (2)冰的熔点为0 ℃，为273 K；水的沸点为100 ℃，即373 K。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 1．“温度”含义的两种说法 宏观角度 温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的 热平衡 角度 温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 2．温度计测量原理 一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。 3．温标 (1)种类：常见的温标有摄氏温标和热力学温标。 (2)确定方法：第一，选择某种具有测温属性的测温物质；第二，确定测温物质的测温属性随温度变化的函数关系；第三，确定温度零点和分度的方法。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 (3)摄氏温标和热力学温标 温标 摄氏温标 热力学温标 零度的规定 标准大气压下冰 水混合物的温度 －273.15 ℃(绝对零度) 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 (1)T＝t＋273.15 K，粗略表示为T＝t＋273 K (2)每变化1开尔文的大小与每变化1摄氏度的大小相等 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 【典例3】　(多选)下列关于热力学温度的说法正确的是(取T＝t＋273 K)(　　) A．－33 ℃＝240 K B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D．温度由t ℃升至2t ℃，对应的热力学温度升高了t＋273 K √ √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 AB　[由T＝t＋273 K可知，－33 ℃相当于240 K，A正确；由T＝t＋273 K，可知ΔT＝Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，B正确；因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度可以取负值，C错误；初态温度为t＋273 K，末态温度为2t＋273 K，热力学温度也升高了t，D错误。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 规律方法　对热力学温度与摄氏温度关系的理解 (1)T＝t＋273.15 K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础。 (2)摄氏温度变化1 ℃与热力学温度变化1 K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15 K。 (3)绝对零度是低温的极限，只能逐渐接近，永远达不到，故热力学温度不能出现负值，但摄氏温度可以出现负值。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 [跟进训练] 3．(多选)(2022·南阳高二月考)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 √ √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 CD　[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。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 学习效果·随堂评估自测 02 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 37 1．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 √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 C　[处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A错误；热平衡定律对多个系统也适用，故B错误；由热平衡的意义可知，C正确；温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D错误。正确选项为C。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 2．(多选)(2022·珠海第二中学高二月考)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．温度升高了1 ℃就是升高了1 K C．0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K D．随着科学技术的进步，绝对零度是可以达到的 √ √ √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 ABC　[热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位，选项A正确；温度升高了1 ℃就是升高了1 K，选项B正确；0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K，选项C正确；绝对零度是低温的极限，即使随着科学技术的进步，绝对零度也是不可以达到的，选项D错误。故选ABC。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 3．(多选)实际应用中，常用到一种双金属温度计。它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的。如图所示，已知甲图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述正确的有(　　) A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 C．由甲图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由乙图可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁 √ √ √ 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 ABC　[双金属温度计是用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的。该温度计是利用双金属片的弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B选项正确；题图甲中加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确；题图乙中，温度计示数沿顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针绕顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D选项错误。] 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．常用的状态参量有哪三个？ 提示：体积V、压强p、热力学温度T(或摄氏温度t)。 2．平衡态是热平衡吗？为什么？ 提示：不是。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。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 3．摄氏温标和热力学温标的零点相同吗？变化1 ℃ 和1 K的大小相同吗？ 提示：不同；相同。 1．温度和温标 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 课时分层作业 $$