课时2.1 温度和温标-2024-2025学年高中物理分层同步作业练习专题教案（人教版2019选择性必修第三册）

第二章 气体、固体和液体 课时2.1 温度和温标 1. 知道什么是状态参量，知道热平衡的概念。 2. 理解热平衡定律及温度的意义，体会生活中的热平衡现象。 3. 理解温标、热力学温度的意义，掌握摄氏温度与热力学温度的区别与联系。 （一）状态参量与平衡态 1. 状态参量 (1) 系统 研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分子组成的系统，这在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。 (2) 状态参量 在热学中，用来确定系统状态的物理量叫作系统的状态参量。气体的状态参量通常指的是温度、压强和体积。 2. 平衡态 　　在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定状态，系统的这种状态叫作平衡态。 （二）热平衡与温度 1. 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，这个结论称为热平衡定律（热力学第零定律）。 2. 温度 当两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，把表征这一共同的热学性质的物理量叫作温度。达到热平衡的系统具有相同的温度。 （三）温度计与温标 1. 温标 确定一个温标时首先要选择一种测温物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计；其次还要确定温度的零点和分度的方法。 2. 摄氏温度与热力学温度 定义 换算关系 摄氏温度 摄氏温标表示的温度，用符号t表示。单位是摄氏度，符号为℃ ，粗略表示： 热力学温度 热力学温标表示的温度，用符号T表示。单位是开尔文，符号是K 考点 平衡态与热平衡（易错易混） 1. 平衡态的理解 (1) 平衡态的特点：系统温度、压强、体积不发生变化。 (2) 热力学的平衡态是一种动态平衡。在平衡态下，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，表现为系统的状态参量不随时间变化。 (3) 平衡态是一种理想情况。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，由于涨落，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。 2. 热平衡的理解 (1) 只要两个系统在接触时它们的状态参量不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。 (2) 决定两个系统是否达到了热平衡的物理量是温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度，或者说，具有相同温度的系统达到了热平衡。 3. 平衡态与热平衡概念的区别 研究 对象 (1) 平衡态是对某一系统而言的。 (2) 热平衡是对两个接触的系统而言的 状态 性质 (1) 达到热平衡的两个系统都处于平衡态，两个都处于平衡态的系统之间不一定已经达到热平衡。 (2) 分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到温度相同时，两系统便达到了热平衡 判断 依据 (1) 系统不受外界影响，状态参量不变，则该系统处于平衡态。 (2) 两个系统的温度相同，则这两个系统处于热平衡 考点 热平衡与温度的关系（疑难点） (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。热平衡定律表明，两个系统处于热平衡时，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 (2) 各自处于平衡态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到热平衡。 基础过关练 题组一　状态参量与平衡态 1.(2024吉林白城月考)下列说法正确的是 (　　) A.只有处于平衡态的系统才有状态参量 B.状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统状态变化时，其状态参量都会改变 C.两物体发生热传递时，它们组成的系统处于平衡态 D.0 ℃的冰水混合物放入0 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态 2.(2024山西大同月考)下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是 (　　) A.开空调1 min内教室内的气体处于平衡态 B.两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态 C.0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态 D.压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 题组二　热平衡与温度 3.(2024江苏镇江期末)下列对热平衡的理解，正确的是 (　　) A.标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 B.A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统达到热平衡 C.甲、乙、丙物体温度不相同，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 4.(2024云南昆明期中)下列说法正确的是 (　　) A.处于热平衡的两个物体内能一定相同 B.处于热平衡的两个物体分子平均动能一定相同 C.处于平衡态的系统所受外力的合力为零 D.处于平衡态的系统内所有分子的动能相同 题组三　温度计与温标 5.(经典题)(2024上海杨浦期末)祝融号火星车设计的最低工作环境温度为-100 ℃，火星车在火星表面巡视探测时经历的最低温度为-92 ℃，两温度相差 (　　) A.8 K　　　　B.192 K　　　　C.281 K　　　　D.465 K 6.(2023江苏淮安月考)关于热力学温度，下列说法中正确的是 (　　) A.33 ℃=240 K B.温度变化了1 ℃，也就是温度变化了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(273+t) K 7.(经典题)(2023北京顺义月考)温度计是生活、生产中常用的测量装置。如图为一简易温度计，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，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为20~80 ℃，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示温度分别为 (　　) A.20 ℃、80 ℃、64 ℃ B.20 ℃、80 ℃、68 ℃ C.80 ℃、20 ℃、32 ℃ D.80 ℃、20 ℃、34 ℃ 答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D 2.B 3.B 4.B 5.A 6.B 7.C 1.D　处于非平衡态的系统也有状态参量，A错误；状态参量是描述系统状态的物理量，当系统状态变化时，可能有的状态参量会改变，有的状态参量不变，例如等温变化过程中，系统的温度不发生变化，B错误；两物体发生热传递时，一定存在温度差，它们组成的系统处于非平衡态，C错误；0 ℃的冰水混合物放入0 ℃的环境中，因为温度相同，冰水混合物的状态不发生变化，所以冰水混合物处于平衡态，D正确。故选D。 导师点睛 处理平衡态问题的三个要点 　　(1)平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡，热平衡指的是两个系统之间没有热量传递。 　　(2)系统内所有状态参量都不随时间变化，这才是平衡态。 　　(3)系统处于平衡态，它与外界没有能量交换。 2.B　开空调1 min内教室内的气体温度、体积均要变化，处于非平衡态，A错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，这两个物体组成的系统处于非平衡态，B正确；0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，冰水混合物处于非平衡态，C错误；压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为内能，空气处于非平衡态，D错误。故选B。 3.B　标准状况下冰水混合物的温度为0 ℃，与0 ℃的水达到了热平衡，选项A错误；根据热平衡定律，A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统达到热平衡，故B正确；甲、乙、丙物体温度不相同，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同，所以甲、丙不一定是处于热平衡的，故C错误；根据热平衡的特点可知，两个系统达到热平衡的标志是它们温度相同，但压强、体积不一定相同，故D错误。故选B。 易混易错 只要经过足够长时间，物体就会达到平衡态；只要温度相同，系统就会达到热平衡。 4.B　处于热平衡的两个物体的温度相同，因此分子平均动能相同，但内能不一定相同(破题关键)，A错误，B正确；处于平衡态的系统内各部分的状态参量，如温度、压强、体积等，能够达到稳定的状态，平衡态属于热力学范畴，与所受合外力是否为零没有关系，C错误；处于平衡态的系统内分子的平均动能不变，但分子的热运动是无规则的，并不是所有的分子的动能都相同，D错误。故选B。 方法技巧 处理热平衡问题时应把握的两点 　　(1)两物体间发生传热时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量。 　　(2)两系统达到热平衡时，两系统一定具有相同的温度，其他状态参量未必相同。 5.A　由题意知Δt=t2-t1=-92 ℃-(-100 ℃)=8 ℃，在表示温度差时1 ℃与1 K相等(易错点)，则两温度相差ΔT=8 K，故选A。  6.B　由热力学温度与摄氏温度的关系可得33 ℃=(273+33) K=306 K，故A错误；热力学温度和摄氏温度的关系是T=t+273 K，可知，温度变化了1 ℃，也就是温度变化了1 K，温度由t ℃升至2t ℃，对应的热力学温度升高了t K，故D错误，B正确；热力学温度不可以取负值，故C错误。故选B。 易混易错 热力学温度与摄氏温度关系的理解 　　(1)热力学温度变化1 K与摄氏温度变化1 ℃是等效的，即ΔT=Δt，而不是ΔT=Δt+273.15 K。 　　(2)绝对零度是低温的极限，只能接近，永远达不到，故热力学温度不会出现负值，但摄氏温度可以出现负值。 7.C　此简易温度计是利用气体的热胀冷缩原理制成的，温度升高时，烧瓶内气体膨胀，有色水柱上升；温度降低时，烧瓶内气体收缩，有色水柱下降。已知A、D间的测量范围为20~80 ℃，可得A对应温度为80 ℃，D对应温度为20 ℃。A、D间刻度均匀分布，每格表示=4 ℃，则有色水柱下端所示温度为20 ℃+3×4 ℃=32 ℃，故选项C正确。 第 1 页 共 8 页 学科网（北京）股份有限公司 $$