2.1温度和温标（知识解读）-2024-2025学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019选择性必修第三册

2.1温度和温标（知识解读）（解析版） •知识点1 状态参量与平衡态 •知识点2 热平衡与温度 •知识点3 温度计与温标 •作业 巩固训练 知识点1 状态参量与平衡态 1、热力学系统和外界 (1)热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫作热力学系统，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外界。 2、状态参量：用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 3、平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 (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的运动状态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，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 (3)两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化．因此，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。 【典例1-1】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，两系统处于平衡态 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 【答案】D 【详解】A．不处于平衡态的系统也有状态参量，A错误； B．状态参量是描述系统状态的物理量，当系统状态变化时，有的状态参量会改变，有的状态参量不变，例如等温变化的过程中，系统的温度不发生变化，B错误； C．两物体发生热传递时，一定存在温度差，两系统不处于平衡态，C错误； D．0 ℃的冰水混合物放入0 ℃的环境中，因为温度相同，所以冰水混合物处于平衡态，D正确。 故选D。 【典例1-2】（多选）下列处于平衡态的是（   ） A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间 B．冰水混合物处于0℃环境中 C．突然被压缩的气体 D．开空调2min内教室内的气体 【答案】AB 【详解】AB．系统处于热平衡时，其状态参量稳定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混合物在0℃环境中，其温度、压强、体积都不再变化，处于平衡状态，故AB正确； C．突然被压缩的气体温度升高，压强变大，故其不处于平衡态，故C错误； D．开空调2min内教室内的气体温度、体积均有变化，故其不处于平衡态，故D错误。 故选AB。 【变式1-1】下列关于系统是否处于平衡态的说法，正确的是（　　） A．状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡态时各部分的状态参量不发生变化 B．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 C．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 D．在热学中，要描述一定质量的气体的宏观状态，只需要确定温度 【答案】C 【详解】A．状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡态时各部分的状态参量会发生变化，选项A错误； B．压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为热能，不是平衡态，B错误。 C．两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，是非平衡态，C正确； D．在热学中，要描述一定质量的气体的宏观状态，需要力学、几何、热学角度描述气体，即从压强、体积、温度描述，选项D错误。 故选C。 【变式1-2】（多选）下列情景中的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．大气中正在上升的热气团 【答案】AB 【详解】A．放在0 ℃的房间里的密闭导热容器中的冰水混合物，由于容器导热，且房间温度为0 ℃，冰水混合物与房间达到热平衡，温度保持0 ℃不变，处于热平衡状态，故A正确； B．静止在沸水中足够长时间的铜块，铜块会与沸水充分进行热交换，最终铜块温度与沸水温度相同，且不再发生变化，处于热平衡状态，故B正确； C．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，故C错误； D．大气中正在上升的热气团，热气团在上升过程中会与周围大气进行热交换，同时其自身的温度、压强等状态参量也在发生变化，不处于热平衡状态，故D错误。 故选AB。 【变式1-3】状态参量与平衡态 （1）热力学系统：由大量分子组成的 。 （2）外界： 之外与系统发生相互作用的其他 。 （3）状态参量：为确定系统的状态所需要的一些量，如： 、 、 等。 （4）平衡态：无外界影响， 稳定的状态。 （5）平衡态是 ，不是 ，处于 的系统， 在较长时间内不发生变化。 【答案】 系统 系统 物体 体积 压强 温度 状态参量 状态参量 不是过程量 平衡态 状态参量 知识点2 热平衡与温度 1、热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 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热平衡。 3、温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。 4、热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5、热平衡定律的意义：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据，因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 【典例2-1】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的水未达到热平衡 B．A、B两系统分别与系统达到热平衡，则A、B两系统也达到了热平衡 C．一个系统处于平衡态时，它与其他系统也就达到了热平衡 D．热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同 【答案】B 【详解】A．标准状况下冰水混合物的温度为，与的水达到了热平衡，故A错误； B．根据热平衡定律可知，A、B两系统分别与系统达到热平衡，则A、B两系统也达到了热平衡，故B正确； C．热平衡是指两个系统相互接触而传热，经过一段时间后，各自的状态参量不再变化，这两个系统就达到热平衡，故C错误； D．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。 【典例2-2】（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 【答案】BD 【详解】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。 【变式2-1】下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A．相互间达到热平衡的两物体的内能不一定相等 B．温度高的物体比温度低的物体具有的内能大 C．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 D．—定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加 【答案】A 【详解】A．相互间达到热平衡状态的两个物体温度一定相等，内能不一定相等，故A正确； B．影响物体内能大小的因素有温度、质量、状态等，温度高的物体内能不一定就大，温度低的物体内能不一定小，故B错误； C．知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数可以计算出每个气体分子占据的平均空间，但不是分子的体积，故知道氧气分子的摩尔体积和氧气分子的体积，不能计算出阿伏加德罗常数，故C错误； D．同种物质的平均分子动能只与温度有关，温度相等则分子平均动能相等，故D错误。 故选A。 【变式2-2】（多选）关于热平衡，下列说法正确的是（　　） A．处于热平衡的两个系统内能一定相同 B．标准状态下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值 D．测量体温的温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡 【答案】CD 【详解】A．处于热平衡的两个系统温度相同，但是内能不一定相同，选项A错误； B．标准状态下冰水混合物的温度为0 ℃，与0 ℃的水达到热平衡，选项B错误； C．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值，选项C正确； D．测量体温的温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡，选项D正确。 故选CD。 【变式2-3】热平衡与温度 (1)热平衡：如果两个系统相互接触而 ，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量 ，这说明两个系统达到了平衡。这种平衡叫作热平衡。 (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热平衡。 (3)温度：当两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个 ，我们就把表征这一“ ”的物理量叫作温度。 是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。达到热平衡的系统具有相同的 。 【答案】(1) 传热 不再变化 (2)热平衡 (3) 共同热学性质 共同热学性质 温度 温度 【详解】（1）[1][2]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改变。经过一段时间，各自的状态参量不再变化，即这两个系统达到了热平衡。 （2）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。 （3）[1][2]两个系统处于热平衡时，它们具有某个“共同热学性质”，我们把表征这一“共同热学性质”的物理量叫作温度。 [3][4]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。达到热平衡的系统具有相同的温度。 知识点3 温度计与温标 1．确定一个温标的方法 (1)选择一种测温物质。 (2)了解测温物质用以测温的某种性质。 (3)确定温度的零点和分度的方法。 2．热力学温度T与摄氏温度t (1)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0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做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热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 (3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 【典例3-1】气体初始温度为27℃，升高了20℃。用热力学温标表示为（　　） A．初始温度为27K，升高了20K B．初始温度为300.15K，升高了20K C．初始温度为27K，升高了293.15K D．初始温度为300.15K，升高了293.15K 【答案】B 【详解】气体初始温度为27℃，摄氏温度与热力学温度的关系是 可知气体初始温度用热力学温标表示 升高了 故选B。 【典例3-2】（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 【详解】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。 【变式3-1】关于热力学温度和摄氏温度，以下说法错误的是（  ） A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B．的温度可用热力学温度粗略地表示为273K C．温度升高了1就是升高了1K 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】D 【详解】A．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，不符合题意； B．热力学温标与摄氏温标两者大小关系为 T=t+273.15K 因此的温度可用热力学温度粗略地表示为273K，故B正确，不符合题意； C．温度升高了1就是升高了1K，故C正确，不符合题意； D．热力学温度和摄氏温度的温标不同，但是两者大小关系为 T=t+273.15K 可以进行转换，所以两者表示的温度可以换算单位之后进行比较，故D错误，符合题意。 故选D。 【变式3-2】（多选）关于温度与温标，下列说法正确的是（　　） A．摄氏温标和热力学温标是温度的两种不同的表示方法 B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值 C．摄氏温度升高，在热力学温标中温度升高 D．热力学温度升高与摄氏温度升高是等效的 【答案】AD 【详解】A．温标是温度数值的表示方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A正确； B．摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，B错误； CD．由可知，，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，故摄氏温度升高，也就是热力学温度升高，C错误D正确。 故选AD。 【变式3-3】温度计与温标 (1)温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是 ，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。确定了测温物质和它用以测温的某种性质之后，还要确定温度的 和 的方法。 (2)热力学温度： 表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称 ，符号为 。 (3)摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由热力学温标导出，摄氏温标所确定的温度用t表示，它与热力学温度T的关系是T＝ K。 【答案】(1) 温标 零点 分度 (2) 热力学温标 开 K (3) 【详解】（1）[1]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； [2][3]确定了测温物质和它用以测温的某种性质之后，还要确定温度的零点和分度的方法。 （2）[1][2][3]热力学温标表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。 （3）摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由热力学温标导出，摄氏温标所确定的温度用t表示，它与热力学温度T的关系是 一、单选题 1．关于质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是（　　） A．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同 B．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同 C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 D．分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 【答案】C 【详解】质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，它们的物质的量相同，则它们的分子数是相同的。温度相同的物体，分子平均动能相同，所以0℃的水和0℃的水蒸气的分子平均动能相同，由0℃的水变为0℃的水蒸气，需要吸收热量，分子间距离变大，而它们分子平均动能相同，因此分子势能不相同，内能也不相同。 故选C。 2．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、体积都一定达到了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、压强变得一样，但体积仍可变化 【答案】A 【详解】ABD．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，A正确，BD错误； C．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，C错误。 故选A。 3．如图，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为20cm，则管内气体的压强为（　　） A．56cmHg B．76cmHg C．96cmHg D．条件不足，无法求得 【答案】C 【详解】管内气体的压强为 p=p0+ρgh=76cmHg +20cmHg=96cmHg 故选C。 4．如图的Ｕ形管中装有水银，其中左侧管中有2cm的气柱，气柱上方的水银高10cm，若大气压强为76cmHg，则两边水银面的高度差h为（　　） A．2cm B．8cm C．10cm D．4cm 【答案】A 【详解】如下图所示 由于大气压强为76cmHg，而左侧管中气柱上方的水银高10cm，则左侧管中的气体压强为 又 则气柱底与右侧水银柱的高度差为 所以则两边水银面的高度差为 故选A。 5．如图所示，小明在实验课上自制一个气压计：他先在一个瓶子中装入适量带颜色的水，再取一根两端开口的透明细玻璃管，在管壁画上刻度，穿过橡皮塞插入水中，从管口向瓶内吹入少量的气体，水沿玻璃管上升到瓶口以上。关于自制气压计，下列说法正确的是（    ） A．大气压在数值上等于玻璃管内水柱产生的压强 B．小明提着瓶子从一楼到楼顶，玻璃管内水柱高度逐渐升高 C．小明提着瓶子从一楼到楼顶，瓶内气体压强始终小于外界大气压 D．若瓶外是标准大气压，则瓶子内外的气压差为105 Pa 【答案】B 【详解】A．设大气压强为p0，水柱高为h，瓶内气体压强为 解得    A错误； B．根据，小明提着瓶子从一楼到楼顶，封闭气体的压强不变，大气压强减小，玻璃管内水柱高度逐渐升高，B正确； C．根据，小明提着瓶子从一楼到楼顶，瓶内气体压强始终大于外界大气压，C错误； D．根据 解得 D错误。 故选B。 6．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上静止，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】以缸套为研究对象，有 所以封闭气体的压强 故选C。 7．小明自定一种新温标p，他将冰点温度到沸点温度等分为200格，且将冰点的温度定为50p。当小明测量一杯水的温度为150p时，这杯水的摄氏温度为（   ） A．30℃ B．40℃ C．50℃ D．60℃ 【答案】C 【详解】新温标把冰点温度到沸点温度等分为200格，则每一格对应的摄氏温度为0.5℃，冰点的温度定为50p，测量一杯水的温度为150p，则水的温度比冰点温度大100p，对应摄氏温度为 即这杯水的摄氏温度为50℃，故选C。 8．如图所示，绝热活塞将绝热气缸内分成A、B两部分，各自封闭着同种气体（可视为理想气体），活塞由销子固定，A、B部分气体体积相等、温度相同，压强之比为2∶1，现将销子拔掉，气体再次稳定。下列说法中正确的是（　　） A．A部分气体的质量小于B部分气体的质量 B．拔掉销子前，A部分气体分子对气缸壁的单次平均撞击力大于B部分气体分子对气缸壁的单次平均撞击力 C．拔掉销子前，A部分气体分子的平均动能等于B部分气体分子的平均动能 D．拔掉销子再次稳定后，A部分气体分子的平均动能等于B部分气体分子的平均动能 【答案】C 【详解】A．根据理想气体状态方程 可知对于同种气体，在相同体积、相同温度下，气体的质量（或分子数）与压强成正比，由题意可知，可以判断A部分所含分子数要多于B部分，所以A部分的气体质量大于B部分气体的质量，故A错误； B．单次平均撞击力主要由分子的热运动（温度）决定，温度相同则单次平均撞击力相同，所以拔掉销子前，A部分气体分子对气缸壁的单次平均撞击力等于B部分气体分子对气缸壁的单次平均撞击力，故B错误； C．因为两部分气体的初温相同，根据理想气体分子平均动能取决于气体的温度，故拔掉销子前，A部分气体分子的平均动能等于B部分气体分子的平均动能，故C正确； D．拔掉销子活塞向右运动，A气体对外做功，与外界没有热量交换，内能减小，温度降低，外界对气体B做功，与外界没有热量交换，所以B部分气体的内能增加，温度升高，所以再次稳定后，A部分气体分子的平均动能小于B部分气体分子的平均动能，故D错误。 故选C。 二、多选题 9．若已知大气压强为，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．甲图中密闭气体的压强大小是 B．乙图中密闭气体的压强大小是 C．丙图中密闭气体的压强大小是 D．丁图中密闭气体的压强大小是 【答案】AD 【详解】A．甲图中根据受力平衡可得 可得甲图中密闭气体的压强大小为 故A正确； B．乙图中根据受力平衡可得 可得乙图中密闭气体的压强大小为 故B错误； C．丙图中根据受力平衡可得 可得丙图中密闭气体的压强大小为 故C错误； D．丁图中，以A液面为对象，根据受力平衡可得 可得丁图中密闭气体的压强大小为 故D正确。 故选AD。 10．某同学做了如下实验：先把空烧瓶放入冰箱冷冻，取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上，再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球胀大起来，忽略气球胀大过程中对气体的力的影响，如图所示。 与烧瓶放进热水前相比，放进热水后，关于密闭气体的说法正确的是（   ） A．分子平均动能增大 B．分子势能减小 C．无法判断内能的变化 D．内能增大 【答案】AD 【详解】A．由于由于温度升高，所以封闭气体分子的平均动能增大，故A正确； BCD．气体膨胀过程中，相邻气体分子间的平均距离从远大于平衡距离处开始增大，则相邻分子间的势能增大，结合A选项分析可知，封闭气体的内能增大，故BC错误，D正确。 故选AD。 11．给一定质量的温度为0℃的水加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。由此可知，在此过程中（　　） A．水分子的平均动能增加 B．水的内能增加 C．水的机械能增加 D．吸收的热量大于水分子之间总势能的增加 【答案】ABD 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度升高，水分子的平均动能增加，故A正确； B．水的内能包括水分子的动能与水分子间的势能，两者都增加，故水的内能增加，故B正确； C．机械能与内能没有必然的联系，故C错误； D．根据能量守恒定律可知，吸收的热量增加了水分子的动能和水分子间的势能，故D正确。 故选ABD。 12．下列说法正确的是（　　） A．在10℃时，一个氧气分子的分子动能为，当温度升高到20℃时，这个分子的分子动能为，则 B．在10℃时，每一个氧气分子的温度都是10℃ C．在10℃时，氧气分子的平均速率为，氢气分子的平均速率为，则 D．在一般温度下，各种气体分子的平均速率都不为零 【答案】CD 【详解】AB．单个分子的动能、速率是随时变化的，因而说单个分子的动能、速率是没有意义的，温度是大量分子做热运动的平均动能的标志，温度对单个分子也是没有意义的，故AB错误； C．设氧气分子与氢气分子的平均动能分别为，质量分别为，氧气与氢气的温度相同，分子的平均动能相等，即，又因为分子质量，则，故C正确。 D．气体分子做无规则运动的动能不为零，故平均速率不为零，故D正确。 故选CD。 三、填空题 13．有一支温度计，其外面刻度已模糊不清，把温度计的玻璃泡插入冰水混合物中，用刻度尺测得温度计内红色液柱长3cm，把温度计的玻璃泡插入100℃的沸水中，测得红色液柱长28cm。现用此温度计测某液体的温度，用刻度尺测得温度计内红色液柱长18cm，那么此液体的温度为 ℃；在室温32℃时，用此温度计测量时红色液柱的长度为 cm。 【答案】 60 11 【详解】[1]冰水混合物中，用刻度尺测得温度计内红色液柱长3cm，此时温度对应0℃，100℃的沸水中对应红色液柱长28cm，令温度计内红色液柱长18cm对应温度为，则有 解得 t=60℃ [2]令室温32℃时，用此温度计测量时红色液柱的长度为x，则有 解得 x=11cm 14．(1)两个系统具有相同的 时，即达到了热平衡。 (2)中央电视台播报天气预报，里约热内卢的最高气温是38℃，它是 K。中国在研究超导问题方面走在世界前列，中国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，它是 ℃。 【答案】(1)温度 (2) 311.15 【详解】（1）两个系统具有相同的温度时，即达到了热平衡。 （2）[1]根据 可知里约热内卢的最高气温是38℃，为311.15K。 [2]结合以上分析可知，中国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，为−183.15℃。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1温度和温标（知识解读）（解析版） •知识点1 状态参量与平衡态 •知识点2 热平衡与温度 •知识点3 温度计与温标 •作业 巩固训练 知识点1 状态参量与平衡态 1、热力学系统和外界 (1)热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫作热力学系统，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外界。 2、状态参量：用来描述系统状态的物理量，常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。 3、平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量达到的稳定状态。 (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的运动状态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，由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。 (3)两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化．因此，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。 【典例1-1】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，两系统处于平衡态 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 【典例1-2】（多选）下列处于平衡态的是（   ） A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间 B．冰水混合物处于0℃环境中 C．突然被压缩的气体 D．开空调2min内教室内的气体 【变式1-1】下列关于系统是否处于平衡态的说法，正确的是（　　） A．状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡态时各部分的状态参量不发生变化 B．压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态 C．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 D．在热学中，要描述一定质量的气体的宏观状态，只需要确定温度 【变式1-2】（多选）下列情景中的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．大气中正在上升的热气团 【变式1-3】状态参量与平衡态 （1）热力学系统：由大量分子组成的 。 （2）外界： 之外与系统发生相互作用的其他 。 （3）状态参量：为确定系统的状态所需要的一些量，如： 、 、 等。 （4）平衡态：无外界影响， 稳定的状态。 （5）平衡态是 ，不是 ，处于 的系统， 在较长时间内不发生变化。 知识点2 热平衡与温度 1、热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。 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热平衡。 3、温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量。 4、热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 5、热平衡定律的意义：热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据，因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。 【典例2-1】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的水未达到热平衡 B．A、B两系统分别与系统达到热平衡，则A、B两系统也达到了热平衡 C．一个系统处于平衡态时，它与其他系统也就达到了热平衡 D．热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同 【典例2-2】（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 【变式2-1】下列关于热现象的说法中正确的是（　　） A．相互间达到热平衡的两物体的内能不一定相等 B．温度高的物体比温度低的物体具有的内能大 C．只要知道氧气的摩尔体积和氧气分子的体积，就可以计算出阿伏加德罗常数 D．—定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子平均动能增加 【变式2-2】（多选）关于热平衡，下列说法正确的是（　　） A．处于热平衡的两个系统内能一定相同 B．标准状态下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值 D．测量体温的温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡 【变式2-3】热平衡与温度 (1)热平衡：如果两个系统相互接触而 ，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量 ，这说明两个系统达到了平衡。这种平衡叫作热平衡。 (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热平衡。 (3)温度：当两个系统处于热平衡时，它们必定具有某个 ，我们就把表征这一“ ”的物理量叫作温度。 是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。达到热平衡的系统具有相同的 。 知识点3 温度计与温标 1．确定一个温标的方法 (1)选择一种测温物质。 (2)了解测温物质用以测温的某种性质。 (3)确定温度的零点和分度的方法。 2．热力学温度T与摄氏温度t (1)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0 ℃，水的沸点为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算做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热力学温度，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。 (3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15 K。 【典例3-1】气体初始温度为27℃，升高了20℃。用热力学温标表示为（　　） A．初始温度为27K，升高了20K B．初始温度为300.15K，升高了20K C．初始温度为27K，升高了293.15K D．初始温度为300.15K，升高了293.15K 【典例3-2】（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 【变式3-1】关于热力学温度和摄氏温度，以下说法错误的是（  ） A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位 B．的温度可用热力学温度粗略地表示为273K C．温度升高了1就是升高了1K 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 【变式3-2】（多选）关于温度与温标，下列说法正确的是（　　） A．摄氏温标和热力学温标是温度的两种不同的表示方法 B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值 C．摄氏温度升高，在热力学温标中温度升高 D．热力学温度升高与摄氏温度升高是等效的 【变式3-3】温度计与温标 (1)温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是 ，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。确定了测温物质和它用以测温的某种性质之后，还要确定温度的 和 的方法。 (2)热力学温度： 表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称 ，符号为 。 (3)摄氏温标与热力学温标的关系：摄氏温标由热力学温标导出，摄氏温标所确定的温度用t表示，它与热力学温度T的关系是T＝ K。 一、单选题 1．关于质量相同的0℃的水和0℃的水蒸气，下列说法中正确的是（　　） A．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能相同，内能不相同 B．分子数相同，分子平均动能不同，分子势能不同，内能不相同 C．分子数相同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 D．分子数不同，分子平均动能相同，分子势能不同，内能不相同 2．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、体积都一定达到了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、压强变得一样，但体积仍可变化 3．如图，把一粗细均匀的玻璃管开口端插入到水银中，如果当时大气压强为一个标准大气压（标准大气压强为76cmHg），管内外水银面高度差为20cm，则管内气体的压强为（） A．56cmHg B．76cmHg C．96cmHg D．条件不足，无法求得 4．如图的Ｕ形管中装有水银，其中左侧管中有2cm的气柱，气柱上方的水银高10cm，若大气压强为76cmHg，则两边水银面的高度差h为（　　） A．2cm B．8cm C．10cm D．4cm 5．如图所示，小明在实验课上自制一个气压计：他先在一个瓶子中装入适量带颜色的水，再取一根两端开口的透明细玻璃管，在管壁画上刻度，穿过橡皮塞插入水中，从管口向瓶内吹入少量的气体，水沿玻璃管上升到瓶口以上。关于自制气压计，下列说法正确的是（    ） A．大气压在数值上等于玻璃管内水柱产生的压强 B．小明提着瓶子从一楼到楼顶，玻璃管内水柱高度逐渐升高 C．小明提着瓶子从一楼到楼顶，瓶内气体压强始终小于外界大气压 D．若瓶外是标准大气压，则瓶子内外的气压差为105 Pa 6．如图所示，活塞的质量为m，缸套的质量为M，通过弹簧吊在天花板上静止，汽缸内封有一定质量的气体，缸套和活塞间无摩擦，活塞面积为S，大气压强为p0，则封闭气体的压强为（　　） A． B． C． D． 7．小明自定一种新温标p，他将冰点温度到沸点温度等分为200格，且将冰点的温度定为50p。当小明测量一杯水的温度为150p时，这杯水的摄氏温度为（   ） A．30℃ B．40℃ C．50℃ D．60℃ 8．如图所示，绝热活塞将绝热气缸内分成A、B两部分，各自封闭着同种气体（可视为理想气体），活塞由销子固定，A、B部分气体体积相等、温度相同，压强之比为2∶1，现将销子拔掉，气体再次稳定。下列说法中正确的是（　　） A．A部分气体的质量小于B部分气体的质量 B．拔掉销子前，A部分气体分子对气缸壁的单次平均撞击力大于B部分气体分子对气缸壁的单次平均撞击力 C．拔掉销子前，A部分气体分子的平均动能等于B部分气体分子的平均动能 D．拔掉销子再次稳定后，A部分气体分子的平均动能等于B部分气体分子的平均动能 二、多选题 9．若已知大气压强为，图中各装置均处于静止状态，液体密度均为，重力加速度为，下列说法正确的是（　　） A．甲图中密闭气体的压强大小是 B．乙图中密闭气体的压强大小是 C．丙图中密闭气体的压强大小是 D．丁图中密闭气体的压强大小是 10．某同学做了如下实验：先把空烧瓶放入冰箱冷冻，取出后迅速用一个气球紧套在烧瓶颈上，再将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球胀大起来，忽略气球胀大过程中对气体的力的影响，如图所示。 与烧瓶放进热水前相比，放进热水后，关于密闭气体的说法正确的是（   ） A．分子平均动能增大 B．分子势能减小 C．无法判断内能的变化 D．内能增大 11．给一定质量的温度为0℃的水加热，在水的温度由0℃上升到4℃的过程中，水的体积随着温度的升高反而减小，我们称之为“反常膨胀”。查阅资料知道：在水反常膨胀的过程中，体积减小是由于水分子之间的结构发生了变化，但所有水分子间的总势能是增大的。由此可知，在此过程中（　　） A．水分子的平均动能增加 B．水的内能增加 C．水的机械能增加 D．吸收的热量大于水分子之间总势能的增加 12．下列说法正确的是（　　） A．在10℃时，一个氧气分子的分子动能为，当温度升高到20℃时，这个分子的分子动能为，则 B．在10℃时，每一个氧气分子的温度都是10℃ C．在10℃时，氧气分子的平均速率为，氢气分子的平均速率为，则 D．在一般温度下，各种气体分子的平均速率都不为零 三、填空题 13．有一支温度计，其外面刻度已模糊不清，把温度计的玻璃泡插入冰水混合物中，用刻度尺测得温度计内红色液柱长3cm，把温度计的玻璃泡插入100℃的沸水中，测得红色液柱长28cm。现用此温度计测某液体的温度，用刻度尺测得温度计内红色液柱长18cm，那么此液体的温度为 ℃；在室温32℃时，用此温度计测量时红色液柱的长度为 cm。 14．(1)两个系统具有相同的 时，即达到了热平衡。 (2)中央电视台播报天气预报，里约热内卢的最高气温是38℃，它是 K。中国在研究超导问题方面走在世界前列，中国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，它是 ℃。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$