2.1 温度和温标【帮课堂】2024-2025学年高二物理 同步学与练（ 人教版2019选择性必修第三册）

2．1 温度和温标 ( 学习目标 ) 课程标准 物理素养 3.1.6 能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。 物理观念：热平衡 科学思维：知道状态参量与平衡态。知道热平衡定律及温度的意义。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。 科学探究：要求能用分子动理论来解释宏观现象。 科学态度与责任：用统计观点解释气体实验定律。 ( 0 2 思维导图 ) ( 0 3 知识梳理 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、状态参量与平衡态 1．系统：在物理学中所研究的对象称为系统。 系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为 （或环境）。在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取 分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取 分析的方法． 容器和酒精灯就是外界 烧杯中的液体就是系统 2．状态参量：描述物质系统状态的 物理量叫做状态参量。 物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量。 ①确定空间范围用体积V—— 参量 ②系统间力的作用用压强P—— 参量 ③确定系统冷热程度用温度T—— 参量 3．平衡态：系统所有宏观性质 时间变化时的状态称之为平衡态 由于分子做无规则的热运动，在这样的条件下达到的平衡往往整体平衡局部不平衡，且达到的平衡态具有一定的不稳定性，存在一定的起伏。这样的平衡称为 平衡。 在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是无外界影响下的状态。 注意： ①平衡态是一种 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 平衡。 ③处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统 处于平衡态。 二、热平衡与温度 1．热平衡：两个系统发生热传递，最后它们各自的状态参量 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。 热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态 变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 2．热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 如果两个系统分别与 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。 3．温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为 。 用酒精灯对水进行加热。 系统达到热平衡的宏观标志就是 相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。 三、温度计与温标 1．温标： 描述温度的方法称为温标。 （1）温标的建立包含三个要素： ①选择温度计中用于测量温度的物质，即 ； ②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定； ③确定固定点即温度的 和分度方法。 （2）两种温标： ①摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，这种温标规定标准大气压下 的熔点为0℃， 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，这种温标规定摄氏温度的 ℃为零值。 2．摄氏温度与热力学温度： (1)摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做热力学温度，用符号t表示。单位：摄氏度，符号为℃。 (2)热力学温度：用热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。用符号T表示 。单位：开尔文，简称开，符号为K。 (3) 摄氏温度t与热力学温度T的换算关系： (4) 注意： ①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是基本单位，温度的基本单位是开尔文，符号为K。在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文； ②由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化1℃与变化1 K的变化量是等同的，但物体所处状态为1℃与1 K是相隔甚远的。 小试牛刀 四、拓展提高 常见温度计的测温原理 水银温度计：根据水银的 性质来测量温度的。 金属电阻温度计：根据铂的电阻随温度的变化来测量温度的。 气体温度计：根据气体的 随温度的变化来测量温度的。 热电偶温度计：根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度的。 五、气体压强的计算 1．平衡状态下气体压强的求法 力平 衡法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强 等压 面法 在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强 液片法 选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，求得气体的压强 2．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用 列方程求解。 ( 0 4 题型精讲 ) 【题型一】温度计和温标及温度的理解 【典型例题1】下列关于温标，温度的说法正确的是（　　） A．今天最高气温是，用热力学温度来表示即为 B．今天最低气温是，用摄氏温标来表示即为 C．今天从早晨到中午，气温上升了，用热力学温度来表示即上升 D．今天从早晨到中午，气温上升了，用热力学温度来表示即上升 【典型例题2】[多选]如图所示，密闭容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则(　　) A．氢分子的平均动能增大 　 B．氢分子的势能增大 C．氢气的内能增大 D．氢气的内能可能不变 E．氢气的压强增大 【对点训练1】摄氏温标：在1954年以前，标准温度的间隔是用两个定点确定的。它们是水在标准大气压下的沸点（汽化点）和冰在标准大气压下与饱和空气的水相平衡时的熔点（冰点）。摄氏温标（以前称为百分温标）是由瑞典物理学家摄尔修斯设计的。如图所示，以冰点定为0℃，汽化点定为100℃，因此在这两个固定点之间共为100℃，即一百等份，每等份代表1度，用1℃表示，用摄氏温标表示的温度叫作摄氏温度，摄氏温标用度作单位，常用t表示。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆逊（开尔文）创立，把作为零度的温标，叫作热力学温标（或绝对温标），热力学温标用K表示单位，常用T表示。则 （1）热力学温标与摄氏温标之间的关系为：________。 （2）如果可以粗略地取为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点为________℃，即为________K。 （3）如果物体的温度升高1℃，那么，物体的温度将升高________K。 【对点训练2】(多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是(　　) A.物体的内能不可能为零 B.温度高的物体比温度低的物体内能大 C.一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 D.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 【题型二】热平衡及热力学温度与摄氏温度的关系 【典型例题3】下列说法不正确的是（　　） A．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡 C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量 D．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 【典型例题4】关于热力学温度和摄氏温度，下列说法正确的是(　　) A．某物体摄氏温度为10℃，即热力学温度为10K B．热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃ C．摄氏温度升高10℃，对应热力学温度升高283K D．热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较 【对点训练3】（多选）关于温度和热平衡，下列说法中正确的是（　　） A．处于热平衡状态的系统，温度一定相同 B．摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1 K C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D．温度是分子势能的宏观标志 【对点训练4】关于热力学温度和摄氏温度，下列说法中正确的是（　　） A．某物体的摄氏温度为，则热力学温度为10 K B．热力学温度升高1 K，对应摄氏温度升高 C．摄氏温度升高，对应热力学温度升高283.15 K D．热力学温度和摄氏温度对应的温标不同，两者表示的温度无法比较 【题型三】绝对零度的理解及联系实际 【典型例题5】下列关于温度的说法中正确的是（　　） A．热力学温度的0K相当于摄氏温度的273oC B．热力学温度每升高1K和摄氏温度每升高1oC对应的温度变化是相同的 C．绝对零度是低温的极限，随着技术的进步是可能达到的 D．在国际单位制中，温度的单位是oC 【典型例题6】（多选）下列各系统处于平衡态的是（　　） A．放在0℃的房间里的密闭导热容器中的冰水混合物 B．静止在沸水中足够长时间的铜块 C．刚刚放在教室中的一杯热水和一杯加较多冰块的可乐 D．放在恒温房间中很久的密闭导热容器中的84消毒液 【对点训练5】热学是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A．温度越高的物体，其内能越大 B．温度越低的物体，其每个分子的运动速率越小 C．处于热平衡状态的物体，无论是否接触，其冷热程度一定相同 D．随着冷冻技术的不断进步，可以实现将物体的温度降低到 【对点训练6】如图所示，野外生存需要取火时，可以用随身携带的取火装置，在铜制活塞上放置少量易燃物，将金属筒套在活塞上迅速下压，即可点燃易燃物。则迅速下压过程中，金属筒内的封闭气体（　　） A．分子平均动能变小 B．每个气体分子速率都增大 C．从外界吸热，气体内能增加 D．分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加 ( 0 5 0 1 强化训练 ) 【基础强化】 1．新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给人类造成了重大损失。为了减少病毒传播，人们常用乙醇免洗洗手液（主要成分是酒精）洗手消毒，使用免洗洗手液洗手后，手部能够很快变干，下列说法正确的是（　　） A．手部能够很快变干是酒精分子做布朗运动的结果 B．手部能够很快变干是空气对流的结果 C．洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子平均动能不变 D．洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子势能不变 2．[多选]下列关于温度及内能的说法中正确的是(　　) A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高 B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 C．质量和温度相同的冰和水，内能不同 D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 E．温度高的物体不一定比温度低的物体内能大 3．（多选）下列关于温度的说法正确的是（　　） A．水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的 B．水的沸点为100 ℃，用热力学温度表示即为373.15 K C．水从0 ℃升高到100 ℃，用热力学温度表示即为从273.15 K升高到373.15 K D．温度由摄氏t升至2t，对应的热力学温度由T升到2T 4．（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 5．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 6．（多选）关于热平衡与温标，下列各类说法中正确的是（　　） A．具有相同内能的两物体达到热平衡 B．体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡 C．就是 D．冷热程度相同的鸡蛋和石头处于热平衡 【素养提升】 7．把摄氏温标和热力学温标作成函数关系图（如图），正确的是（　　） A．B．C． D． 8．（多选）下列关于热力学温度的说法正确的是(　　) A．热力学温度的零点是－273.15 ℃ B．－136 ℃比136 K温度高 C．0 ℃等于273.15 K D．1 ℃就是1 K 9．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λ。根据热辐射理论，λ与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλ=2.9×10-3m·K，则老鼠发出的最强的热辐射的波长约为（　　） A．7．8×10-5m B．9.4×10-6m C．1．1×10-4m D．9.7×10-8m 10．（多选）严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，徐强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提出，读出温度计的示数 B．取一空的塑料饮水瓶，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，然后将瓶提出，立即读出温度计的示数 C．若温度计显示的示数为摄氏温度 ，即热力学温度4K D．若温度计显示的示数为摄氏温度，即热力学温度277.15K 11．取一个横截面积是3dm2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能.在太阳光垂直照射2min后，水的温度升高了1℃。 a.计算在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。 b.已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，自己去查找。 12.关于热平衡，下列说法错误的是（　　） A．用温度计测量温度是根据热平衡的原理 B．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 C．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡 D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡 13.以下说法正确的是（　　） A．在国际单位制中温度的单位为摄氏度 B．0℃的水和冰的分子平均动能可能不同 C．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态 D．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，每个分子的速度大小均相等 14.(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．已知图甲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中正确的有(　　) 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．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁 【能力培优】 15.实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，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．41 ℃，60 ℃ B．21 ℃，40 ℃ C．35 ℃，56 ℃ D．35 ℃，36 ℃ 16．（多选）如图所示，用弹簧秤拉着一支薄壁玻璃试管，将它的开口向下插在水银槽中，由于管内有一部分空气，此时试管内水银面比管外水银面高h。若试管本身的重力与管壁的厚度均不计，此时弹簧秤的示数等于（　　） A．进入试管内的H高水银柱的重力 B．外部大气与内部空气对试管底部的压力之差 C．试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力 D．上面A、C所述的两个数值之差 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2．1 温度和温标 ( 学习目标 ) 课程标准 物理素养 3.1.6 能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实验定律。 物理观念：热平衡 科学思维：知道状态参量与平衡态。知道热平衡定律及温度的意义。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。 科学探究：要求能用分子动理论来解释宏观现象。 科学态度与责任：用统计观点解释气体实验定律。 ( 0 2 思维导图 ) ( 0 3 知识梳理 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、状态参量与平衡态 1．系统：在物理学中所研究的对象称为系统。 系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界（或环境）。在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法． 容器和酒精灯就是外界 烧杯中的液体就是系统 2．状态参量：描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量。 物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量。 ①确定空间范围用体积V——几何参量 ②系统间力的作用用压强P——力学参量 ③确定系统冷热程度用温度T——热学参量 3．平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时的状态称之为平衡态 由于分子做无规则的热运动，在这样的条件下达到的平衡往往整体平衡局部不平衡，且达到的平衡态具有一定的不稳定性，存在一定的起伏。这样的平衡称为动态平衡。 在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是无外界影响下的状态。 注意： 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。 ③处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统未必处于平衡态。 二、热平衡与温度 1．热平衡：两个系统发生热传递，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。 热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 2．热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 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处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。 3．温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。 用酒精灯对水进行加热。 系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。 三、温度计与温标 1．温标：定量描述温度的方法称为温标。 （1）温标的建立包含三个要素： ①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温物质； ②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量关系作出某种规定； ③确定固定点即温度的零点和分度方法。 （2）两种温标： ①摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，这种温标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，这种温标规定摄氏温度的－273.15℃为零值。 2．摄氏温度与热力学温度： (1)摄氏温度：用摄氏温标表示的温度叫做热力学温度，用符号t表示。单位：摄氏度，符号为℃。 (2)热力学温度：用热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。用符号T表示 。单位：开尔文，简称开，符号为K。 (3) 摄氏温度t与热力学温度T的换算关系： T＝t+273.15（K） (4) 注意： ①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但不是基本单位，温度的基本单位是开尔文，符号为K。在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文； ②由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化1℃与变化1 K的变化量是等同的，但物体所处状态为1℃与1 K是相隔甚远的。 小试牛刀 四、拓展提高 常见温度计的测温原理 水银温度计：根据水银的热膨胀性质来测量温度的。 金属电阻温度计：根据铂的电阻随温度的变化来测量温度的。 气体温度计：根据气体的压强随温度的变化来测量温度的。 热电偶温度计：根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度的。 五、气体压强的计算 1．平衡状态下气体压强的求法 力平 衡法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强 等压 面法 在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等。液体内深h处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强 液片法 选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，求得气体的压强 2．加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解。 ( 0 4 题型精讲 ) 【题型一】温度计和温标及温度的理解 【典型例题1】下列关于温标，温度的说法正确的是（　　） A．今天最高气温是，用热力学温度来表示即为 B．今天最低气温是，用摄氏温标来表示即为 C．今天从早晨到中午，气温上升了，用热力学温度来表示即上升 D．今天从早晨到中午，气温上升了，用热力学温度来表示即上升 答案：C 解析：根据热力学温度与摄氏温度的关系 可得，今天最高气温是，用热力学温度来表示即为，故A错误； 今天最低气温是，用摄氏温标来表示即为故B错误； 今天从早晨到中午，气温上升了，由于数值上 所以用热力学温度来表示即上升，故C正确，D错误。 故选C。 【典型例题2】[多选]如图所示，密闭容器内可视为理想气体的氢气温度与外界空气的温度相同，现对该容器缓慢加热，当容器内的氢气温度高于外界空气的温度时，则(　　) A．氢分子的平均动能增大 　 B．氢分子的势能增大 C．氢气的内能增大 D．氢气的内能可能不变 E．氢气的压强增大 解析：选ACE　温度是分子的平均动能的标志，氢气的温度升高，则分子的平均动能一定增大，故A正确；氢气视为理想气体，气体分子势能忽略不计，B错误；密闭容器内气体的内能由分子动能决定，氢气的分子动能增大，则内能增大，故C正确，D错误；根据理想气体的状态方程：＝C可知，氢气的体积不变，温度升高则压强增大，故E正确。 【对点训练1】摄氏温标：在1954年以前，标准温度的间隔是用两个定点确定的。它们是水在标准大气压下的沸点（汽化点）和冰在标准大气压下与饱和空气的水相平衡时的熔点（冰点）。摄氏温标（以前称为百分温标）是由瑞典物理学家摄尔修斯设计的。如图所示，以冰点定为0℃，汽化点定为100℃，因此在这两个固定点之间共为100℃，即一百等份，每等份代表1度，用1℃表示，用摄氏温标表示的温度叫作摄氏温度，摄氏温标用度作单位，常用t表示。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆逊（开尔文）创立，把作为零度的温标，叫作热力学温标（或绝对温标），热力学温标用K表示单位，常用T表示。则 （1）热力学温标与摄氏温标之间的关系为：________。 （2）如果可以粗略地取为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点为________℃，即为________K。 （3）如果物体的温度升高1℃，那么，物体的温度将升高________K。 答案：     0     273     1 解析：（1）[1]摄氏温标冰点温度为0℃，汽化点温度作为100℃。且用t表示，而热力学温标是把作为0K的，用K表示，所以热力学温标与摄氏温标之间的关系为 （2）[2][3]如果取为绝对零度，则T与t的关系为 显然，在标准大气压下，冰的熔点为0℃，即为273K； （3）[4]因为，所以当t由1℃增加到2℃时，T就由 增加到 显然物体的温度升高了1℃，温度升高了1K。 【对点训练2】(多选)下列关于温度及内能的说法中正确的是(　　) A.物体的内能不可能为零 B.温度高的物体比温度低的物体内能大 C.一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 D.内能不相同的物体，它们的分子平均动能可能相同 答案　ACD 解析　内能是物体内所有分子无规则热运动的动能和分子势能的总和，分子在永不停息的做无规则运动，所以内能永不为零，故A正确；物体的内能除与温度有关外，还与物体的种类、物体的质量、物体的体积有关，温度高的物体的内能可能比温度低的物体的内能大，也可能与温度低的物体的内能相等，也可能低于温度低的物体的内能，故B错误；一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化，比如零摄氏度的冰融化为零摄氏度的水，内能增加，故C正确；内能与温度、体积、物质的多少等因素有关，而分子平均动能只与温度有关，故内能不同的物体，它们分子热运动的平均分子动能可能相同，故D正确。 【题型二】热平衡及热力学温度与摄氏温度的关系 【典型例题3】下列说法不正确的是（　　） A．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 B．如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡 C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量 D．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 答案：D 解析：由热平衡定律可知，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故A、B正确；热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故D错误，C正确。 本题选不正确的，故选D。 【典型例题4】关于热力学温度和摄氏温度，下列说法正确的是(　　) A．某物体摄氏温度为10℃，即热力学温度为10K B．热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃ C．摄氏温度升高10℃，对应热力学温度升高283K D．热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较 答案：B 解析：由得某物体摄氏温度为10℃时，热力学温度为，，即热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃，摄氏温度升高10℃，对应热力学温度升高10K，B正确． 【对点训练3】（多选）关于温度和热平衡，下列说法中正确的是（　　） A．处于热平衡状态的系统，温度一定相同 B．摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1 K C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 D．温度是分子势能的宏观标志 答案：AB 解析：处于热平衡状态的系统，温度一定相同，故A正确；根据热力学温度T与摄氏温度t的关系 可知摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1 K，故B正确；热力学温度的零度又称绝对零度，不可能达到，所以热力学温度不可能取负值，故C错误；温度是分子平均动能的宏观标志，故D错误。 故选AB。 【对点训练4】关于热力学温度和摄氏温度，下列说法中正确的是（　　） A．某物体的摄氏温度为，则热力学温度为10 K B．热力学温度升高1 K，对应摄氏温度升高 C．摄氏温度升高，对应热力学温度升高283.15 K D．热力学温度和摄氏温度对应的温标不同，两者表示的温度无法比较 答案：B 解析：热力学温度与摄氏温度的关系为知故热力学温度升高1 K，对应摄氏温度升高；摄氏温度升高，对应热力学温度升高10 K，故B正确，C错误；对应热力学温度283.15 K，故A错误；两温度可以比较，故D错误。 故选B。 【题型三】绝对零度的理解及联系实际 【典型例题5】下列关于温度的说法中正确的是（　　） A．热力学温度的0K相当于摄氏温度的273oC B．热力学温度每升高1K和摄氏温度每升高1oC对应的温度变化是相同的 C．绝对零度是低温的极限，随着技术的进步是可能达到的 D．在国际单位制中，温度的单位是oC 答案：B 解析：根据,热力学温度的0K相当于摄氏温度的，A错误；根据热力学温度每升高1K和摄氏温度每升高对应的温度变化是相同的，B正确；绝对零度是低温的极限，表示分子热运动停止，不可能达到，C错误；在国际单位制中，温度的单位是开尔文K，D错误。 故选B。 【典型例题6】（多选）下列各系统处于平衡态的是（　　） A．放在0℃的房间里的密闭导热容器中的冰水混合物 B．静止在沸水中足够长时间的铜块 C．刚刚放在教室中的一杯热水和一杯加较多冰块的可乐 D．放在恒温房间中很久的密闭导热容器中的84消毒液 【答案】ABD 【解析】系统处于平衡态时，其状态参量不变，铜块静止在沸水中足够长的时间，密闭导热容器中的冰水混合物处在0℃环境中，其状态参量不再变化，即处于平衡态，AB正确；刚刚放在教室中的一杯热水和一杯加较多冰块的可乐，温度未达到稳定状态，则处于非平衡态，C错误；放在恒温房间中很久的密闭导热容器中的84消毒液，其温度、体积等状态参量不再变化，处于平衡态，D正确。故选ABD。 【对点训练5】热学是研究物质处于热状态时的有关性质和规律的物理学分支，它起源于人类对冷热现象的探索。下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A．温度越高的物体，其内能越大 B．温度越低的物体，其每个分子的运动速率越小 C．处于热平衡状态的物体，无论是否接触，其冷热程度一定相同 D．随着冷冻技术的不断进步，可以实现将物体的温度降低到 答案：C 解析：物体的内能是物体内所有分子动能和势能的总和，由物体的物质的量、温度和体积共同决定，故A错误；温度越低的物体，其所有分子的平均动能越小即平均速率越小，但不一定每个分子的平均速率越小，故B错误；处于热平衡状态的物体，其温度不变，即冷热程度相同，故C正确；根据热力学第三定律可知，温度不可能达到-273.15°，故D错误。 故选C。 【对点训练6】如图所示，野外生存需要取火时，可以用随身携带的取火装置，在铜制活塞上放置少量易燃物，将金属筒套在活塞上迅速下压，即可点燃易燃物。则迅速下压过程中，金属筒内的封闭气体（　　） A．分子平均动能变小 B．每个气体分子速率都增大 C．从外界吸热，气体内能增加 D．分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加 答案：D 解析：迅速下压过程中，外界对气体做功，由于气体变化经历时间极短，来不及与外界发生热交换，可近似认为是绝热过程，根据热力学第一定律可知气体内能增大，温度升高，分子平均动能变大，故AC错误； 由于温度是大量分子整体表现出来的性质，并不能说明单个分子的状态，所以并不是每个气体分子速率都增大，故B错误；气体体积减小，单位体积内分子数增多，且分子平均动能增大，所以分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数增加，故D正确。 故选D。 ( 0 5 0 1 强化训练 ) 【基础强化】 1．新型冠状病毒在世界范围内的肆虐，给人类造成了重大损失。为了减少病毒传播，人们常用乙醇免洗洗手液（主要成分是酒精）洗手消毒，使用免洗洗手液洗手后，手部能够很快变干，下列说法正确的是（　　） A．手部能够很快变干是酒精分子做布朗运动的结果 B．手部能够很快变干是空气对流的结果 C．洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子平均动能不变 D．洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子势能不变 答案：C 解析：手部能够很快变干是酒精分子永不停息做无规则运动的结果，A、B错误；洗手液中的酒精由液体变为同温度的气体的过程中，分子平均动能不变，分子势能变大，C正确，D错误。 故选C。 2．[多选]下列关于温度及内能的说法中正确的是(　　) A．温度是分子平均动能的标志，所以两个动能不同的分子相比，动能大的分子温度高 B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同 C．质量和温度相同的冰和水，内能不同 D．一定质量的某种物质，即使温度不变，内能也可能发生变化 E．温度高的物体不一定比温度低的物体内能大 解析：选CDE　温度是大量分子热运动的客观体现，单个分子不能比较温度高低，A错误；物质的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，故B错误，C正确；一定质量的某种物质，温度不变而体积发生变化时，内能也可能发生变化，D正确；质量不确定，只知道温度的关系，不能确定内能的大小，故E正确。 3．（多选）下列关于温度的说法正确的是（　　） A．水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的 B．水的沸点为100 ℃，用热力学温度表示即为373.15 K C．水从0 ℃升高到100 ℃，用热力学温度表示即为从273.15 K升高到373.15 K D．温度由摄氏t升至2t，对应的热力学温度由T升到2T 答案：ABC 解析：水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的，A正确；根据 T=t＋273.15K可知，100 ℃相当于热力学温度100+273.15K =373.15 KB正确；水从0 ℃升高到100 ℃，即从0+273.15K =273.15 K升高到100+273.15K =373.15 KC正确；从t升高到2t，即从T=t＋273.15K升高到T '=2t＋273.15KD错误。 故选ABC。 4．（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 答案：CD 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AB错误，CD正确。 故选CD。 5．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 答案：B 解析：根据平衡态的定义知系统温度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。 故选B。 6．（多选）关于热平衡与温标，下列各类说法中正确的是（　　） A．具有相同内能的两物体达到热平衡 B．体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡 C．就是 D．冷热程度相同的鸡蛋和石头处于热平衡 答案：BD 解析：两物体达到热平衡的标志是它们的温度相同，温度相同的物体不一定有相同的内能，A正确； 体温计测量体温时需与身体接触一段时间是为了达到热平衡，从而显示温度，B正确；约等于，C错误；两物体达到热平衡的标志是他们的温度相同，或者是它们的冷热程度相同，D正确． 故选BD。 【素养提升】 7．把摄氏温标和热力学温标作成函数关系图（如图），正确的是（　　） A．B．C． D． 答案：C 解析：摄氏温标用表示，热力学温标用表示，则热力学温标和摄氏温标的函数关系为 由函数关系式可知，图像的斜率为正值，且当时，为负值，故ABD错误C正确。 故选C。 8．（多选）下列关于热力学温度的说法正确的是(　　) A．热力学温度的零点是－273.15 ℃ B．－136 ℃比136 K温度高 C．0 ℃等于273.15 K D．1 ℃就是1 K 答案：ABC 9．在自然界生态系统中，蛇与老鼠和其他生物通过营养关系构成食物链，在维持生态平衡方面发挥着重要作用。蛇是老鼠的天敌，它是通过接收热辐射来发现老鼠的。假设老鼠的体温约37℃，它发出的最强的热辐射的波长为λ。根据热辐射理论，λ与辐射源的绝对温度T的关系近似为Tλ=2.9×10-3m·K，则老鼠发出的最强的热辐射的波长约为（　　） A．7．8×10-5m B．9.4×10-6m C．1．1×10-4m D．9.7×10-8m 答案：B 解析：由题意可知Tλ=2.9×10-3m·K 则有 故选B。 10．（多选）严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，徐强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提出，读出温度计的示数 B．取一空的塑料饮水瓶，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，然后将瓶提出，立即读出温度计的示数 C．若温度计显示的示数为摄氏温度 ，即热力学温度4K D．若温度计显示的示数为摄氏温度，即热力学温度277.15K 答案：BD 解析：要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，但因隔着冰无法直接读数，把温度计取出来，显示的也不再是原热平衡状态下的温度， A错误B正确；根据 C错误D正确。 11．取一个横截面积是3dm2的不高的圆筒，筒内装水0.6kg，用来测量射到地面的太阳能.在太阳光垂直照射2min后，水的温度升高了1℃。 a.计算在阳光直射下，地球表面每平方厘米每分钟获得的能量。 b.已知射到大气顶层的太阳能只有45%到达地面，另外55%被大气吸收和反射而未到达地面，你能由此估算出太阳辐射的功率吗？需要什么数据，自己去查找。 答案（a）4.2J/cm2·min；（b）4.5×1026w 解析（a）圆筒内的水经过2分钟内能的增加为 圆筒面积为 所以每分钟每平方厘米获得的能量为 （b）根据上一问可得太阳光在地球表面每平方米每秒获得的能量为 太阳的辐射能向四面八方，是均匀辐射的，可认为辐射分布在以太阳到地球距离 为半径的球面上，所以太阳辐射功率为 12.关于热平衡，下列说法错误的是（　　） A．用温度计测量温度是根据热平衡的原理 B．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 C．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡 D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡 【答案】B 【解析】当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温度有差异，它们之间就会发生热传递，高温物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相同，即达到热平衡，AD正确，不符合题意；两个物体的温度相同时，不会发生热传递，B错误，符合题意；若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相同，则b、c之间也达到了热平衡，C正确，不符合题意。 故选B。 13.以下说法正确的是（　　） A．在国际单位制中温度的单位为摄氏度 B．0℃的水和冰的分子平均动能可能不同 C．如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态 D．在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，每个分子的速度大小均相等 【答案】C 【解析】在国际单位制中温度的单位为开尔文，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体其分子平均动能相同，故B错误；根据热平衡定律知，如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态，故C正确；分子的热运动是杂乱无章的，每个分子的速度大小不会均相等，故D错误。故选C。 14.(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．已知图甲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中正确的有(　　) 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．由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由图乙可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁 答案：ABC 【能力培优】 15.实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，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．41 ℃，60 ℃ B．21 ℃，40 ℃ C．35 ℃，56 ℃ D．35 ℃，36 ℃ 答案：C 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 ℃ 当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20 ℃开始上升格数为 （格）它的示数应为 故选C。 16．（多选）如图所示，用弹簧秤拉着一支薄壁玻璃试管，将它的开口向下插在水银槽中，由于管内有一部分空气，此时试管内水银面比管外水银面高h。若试管本身的重力与管壁的厚度均不计，此时弹簧秤的示数等于（　　） A．进入试管内的H高水银柱的重力 B．外部大气与内部空气对试管底部的压力之差 C．试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力 D．上面A、C所述的两个数值之差 【答案】BC 【解析】隔离试管，受三个力作用，外部大气对管顶的压力，内部气体对管顶的压力，弹簧秤向上的拉力，平衡时有 F＋pS=p0S 内部压强为 p=p0-ρgh 可得 F=p0S-pS=ρghS 故选BC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$