2.1 温度和温标（课件）-2024-2025学年高二物理同步精讲练（人教版2019选择性必修第三册）

第二章： 气体、固体和液体 高中物理选择性必修第三册 制作：陈庆威 本章导引 01. 物体是由大量分子组成的，分子在做永不停息的无规则运动，分子之间存在着相互作用力。这些因素决定了分子的三种不同的聚集状态：气体、固体和液体。物体处于不同状态时具有不同的物理性质。 人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程。相应地，人们对新材料或传统材料新功能的开发和研制也从来没有停止过。从远古的石器时代，到后来的青铜器时代、铁器时代……新材料在人类文明进程中扮演了重要的角色。 科学家视角 02. 要推论宏观物质的表现，就必须采用统计方法，由对个体原子（分子）物理参量的适当统计平均，来得出支配宏观行为的规律。 ——彭罗斯 第二章：第1节 温度和温标 高中物理选择性必修第三册 制作：陈庆威 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第三册 状态量与平衡态 热平衡与温度 温度计与温标 形形色色的温度计 问题？ 00. 高中物理选择性必修第三册 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? 状态参量 与平衡态 第一部分 热力学系统 01. 高中物理选择性必修第三册 1.热力学系统：在热学中，把某个范围内大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 2.外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界。 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。 高中物理选择性必修第三册 状态参量 02. 状态参量：在热学中，为确定系统的状态，用到的物理量，这些物理量叫作系统的状态参量。 体积V：几何参量（确定系统的空间范围）； 压强p：力学参量（确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的相互作用）； 温度T：热学参量（确定系统的冷热程度）。 平衡态 03. 高中物理选择性必修第三册 平衡态：在没有外界影响的情况下，经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态叫作平衡态，否则就是非平衡态。 冷空气 热水 热水 温空气 热水 温水 非平衡态 平衡态 平衡态 04. 高中物理选择性必修第三册 1.当系统处于平衡态时，系统所有状态参量（p、V、T）都不随时间变化。中学阶段，主要处理平衡态的问题。 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。 3.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。 4.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。 几点说明： 热平衡与温度 第二部分 热平衡 01. 高中物理选择性必修第三册 两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变．最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡． 相互接触而传热 冷 热 热平衡 热平衡定律 01. 高中物理选择性必修第三册 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。 热平衡 A 热平衡 B A B 热平衡 C C 温度 01. 高中物理选择性必修第三册 1.温度：热平衡定律表明，当两个系处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征“共同的热学性质”的物理量叫作温度。 2. 物理意义：温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量，也可以说温度表示物体冷热程度的物理量，两者并不冲突。 3.特点：达到热平衡的系统具有相同的温度。 温度计与温标 第三部分 温标 01. 高中物理选择性必修第三册 1.温标：定量描述温度的方法称为温标（thermometric scale）。 2.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。 两种温标 01. 高中物理选择性必修第三册 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。 热力学温度 01. 高中物理选择性必修第三册 1.热力学温度（T）：在国际单位制中，用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一。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） ∆T = ∆t 2.-273.15℃叫绝对零度，是低温的极限，不可能达到。 科学漫步 形形色色的温度计 第四部分 液体温度计 水银温度计利用水银的热胀冷缩原理，广泛用于实验室和医疗领域，精确度高。 水银温度计 01 酒精温度计以酒精为测温介质，适用于低温环境，因其不易冻结且毒性低于水银而受欢迎。 酒精温度计 02 双金属温度计通过两种不同金属片的热膨胀差异来指示温度，常用于工业和家庭。 双金属温度计 03 双金属片构造 双金属片通常由两种不同热膨胀系数的金属材料复合而成，如钢和铜。 双金属片的材料选择 当温度变化时，双金属片的两层金属因膨胀系数不同而产生弯曲，用于驱动指针指示温度。 弯曲原理 双金属片由两层不同金属紧密贴合，形成层叠结构，以实现温度变化时的弯曲。 双金属片的层叠结构 数字温度计 红外线温度计通过测量物体发出的红外辐射来快速测量温度，常用于医疗和工业领域。 红外线温度计 01 电子体温计利用温度传感器和数字显示技术，提供精确的体温读数，广泛应用于家庭和医疗机构。 电子体温计 02 智能温度监控器可以远程监控并记录温度变化，适用于食品储存和实验室环境。 智能温度监控器 03 23 红外线温度计 红外线温度计通过感应物体发出的红外辐射来测量温度，无需直接接触被测物体。 非接触式测量 红外线温度计被广泛应用于医疗、工业、科研等多个领域，如测量人体体温或工业炉温。 广泛的应用范围 这类温度计能够迅速提供温度读数，适用于需要快速检测的场合，如工业生产。 快速响应时间 01 02 03 电子温度计 专为测量耳道温度设计，快速准确，尤其适合婴幼儿和不便使用口表的患者。 数字耳温计 通过半导体材料的温度敏感性来测量温度，常用于电子设备内部温度监控。 半导体电子温度计 利用红外线感应技术，非接触式测量人体或物体表面温度，如额温枪在疫情期间广泛使用。 红外线电子温度计 智能温度计 智能温度计可连接手机应用，让用户即使不在家也能实时监控室内温度。 远程监控功能 智能温度计能记录历史数据，分析温度变化趋势，帮助用户优化室内环境。 数据记录与分析 与智能助手如Amazon Alexa或Google Assistant兼容，实现语音控制温度读数。 语音控制兼容性 总结提升 第五部分 高中物理选择性必修第三册 课堂小结 状态参量与平衡态 热平衡 与温度 温度计 与温标 科学漫步 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热平衡。 温度：两个系统处于热平衡时，具有的共同的热学性质。 平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态 热平衡：状态参量不再变化，两个系统对于传热已经达到平衡。 例题1 例题精选 01. 【参考答案】BD 高中物理选择性必修第三册 （多选）两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法，正确的是（　　） A．不能 B．要看它们后来的温度是否相同 C．取决于其他状态参量是否相同 D．系统达到热平衡，其温度一定相同 解析 例题解析 02. 高中物理选择性必修第三册 【解析】A．若两个系统状态参量变化后温度仍相同，则它们可以处于热平衡状态，并非一定不能，故A 错误；B．热平衡的标志就是温度相同，两个系统状态参量变化后，若温度相同就能处于热平衡状态，若温度不同则不能，所以要看它们后来的温度是否相同，故B 正确；C．热平衡与否主要取决于温度，而不是其他状态参量，其他状态参量不同，只要温度相同也可处于热平衡，故C 错误；D．根据热平衡的定义，系统达到热平衡时，其温度一定相同，这是热平衡的基本特征，故D 正确。故选BD。 例题2 例题精选 03. 【参考答案】BC 高中物理选择性必修第三册 （多选）下列关于温度的说法正确的是（　　） A．27 ℃相当于301.15 K 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．温度由摄氏温度t升至2t（t>0 ℃），对应的热力学温度由T升至2T 解析 例题解析 04. 高中物理选择性必修第三册 【解析】A．根据可知，27 ℃相当于故A错； B．根据可知100 ℃相当于故B正确； C．根据可知0 ℃相当于 且100 ℃相当于可知水从0 ℃升高到100 ℃，可知用热力学温度表示即为从273..15 K升高到373.15 K，故C正确； D．根据可知温度为t相当于温度为2t相当于可知故温度由摄氏温度t升至2t（t>0 ℃），对应的热力学温度不是由T升至2T，故D错误。故选BC。 例题3 例题精选 05. 高中物理选择性必修第三册 仔细观察图片，回答下列问题： (1)根据热平衡定律，如果温度计与物体A处于热平衡， 也同时与物体B处于热平衡，则A与B温度相同。如果用如图甲所示具有热胀冷缩的物质作为温度计测温物质，能比较某物体C（如灯焰）与A、B温度的高低吗？ (2)为了定量比较温度的高低，参考长度的比较与刻度尺，温度计应标定什么？ (3)如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标，现在常见的有摄氏温标和华氏温标，摄氏温标曾经是怎样定量地描述温度的？ 解析 例题解析 06. 高中物理选择性必修第三册 【解析】（1）能。将温度计与物体A接触达到热平衡，记录温度计示数；再将温度计与物体C接触，若温度计示数升高，说明C的温度高于A；若示数降低，说明C的温度低于A。同理可与物体B比较。通过温度计中测温物质热胀冷缩引起的示数变化，就可以比较物体C与A、B 温度的高低。 （2）温度计应标定零点和分度值。如同用刻度尺测量长度需要确定零刻度线和最小刻度一样，温度计要定量比较温度高低，需要确定温度的零点（零刻度线对应的温度值）以及每一小格代表的温度值（分度值），这样才能准确读出不同的温度数值，故温度计应标定零点和分度值。 （3）在标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为 0 摄氏度，沸水的温度规定为 100 摄氏度 ，在 0 摄氏度和 100 摄氏度之间分成 100 等份，每一等份代表 1 摄氏度。   THANKS cqw (c) - $$