2.1 温度和温标 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

nullnull2.1 温度和温标 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 新课引入 日常生活中我们会借助这些仪器和设备测量什么？什么是系统？什么是外界？什么是系统的状态参量? 常用的状态参量有哪些？ 温度 冷热程度 热学研 究对象 系统以外的物质统称为外界或环境 热力学 系 统 如气体、液 体、固体等 大量分子组成的物体或物体系统 物理雾里悟理 一、系统、状态参量与平衡态 1.系统： 研究的对象整体称为系统 2.外界： 系统之外的其他物体，统称为外界 3.状态参量： 描述系统某种性质的物理量。 4.气体系统的状态参量 容器中封闭了一定质量的气体 ①温度 ②体积 ③压强 如何研究这部分气体呢？ 最好看成一个整体 一个系统 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。 物理雾里悟理 例如：力学：为确定物体（质点）机械运动的状态： 引入物理量 →（热力学）系统状态参量 压强P 坐标、位移 速度、加速度 热学：为确定研究对象（系统）的状态： 引入物理量 1、为确定系统的空间范围 体积V 几何参量: 2、为确定外界与系统之间或系统内部各部分之间的力的作用 力学参量: 3、为确定系统的冷热程度 温度T 热学参量: 状态参量：为了确定系统的状态，需要用到一些物理量，表示系统某种性质的物理量称为状态参量。 热力学系统状的常用态参量 一、系统、状态参量与平衡态 物理雾里悟理 注意：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。平衡态是一种理想情况，因为系统完全不受外界影响是不可能的 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。 平衡态：一个封闭系统，在没有外界影响的情况下，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量达到稳定（不随时间变化）时的状态称之为平衡态。 一、系统、状态参量与平衡态 5atm 60oC 0oC 2atm 系 统 平衡态 物理雾里悟理 二、热平衡与温度 （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改变。经过一段时间后，各自的状态参量不再变化（达到了相同的温度），这说明两个系统达到了平衡，我们就说两个系统达到了热平衡。（两个系统是通过热传递达到的平衡） （2）两个系统达到热平衡的实质：接触时两系统不再进行热传递。不传热的充分条件是温度相同，因此两系统达到热平衡时，两个系统不再变化的状态参量是温度T。 理解：①平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的。 ②即使两个物体没接触过，但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就处于热平衡。 温度相同 物理雾里悟理 实验表明：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 热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度（temperature）。 C C 热平衡定律（热力学第零定律） 达到热平衡的系统具有相同的温度。 物理雾里悟理 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。 即：两系统处于热平衡时，存在一个数值相等的态函数，这个态函数就是温度。定义中“共同的热学性质”就是初中所说的“冷热程度” 温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理。 二、热平衡与温度 水银温度不再升高，这个系统达到平衡态 水的温度不再升高，这个系统达到平衡态 这两个系统达到热平衡 物理雾里悟理 1、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么? 解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态。 答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换． 你能行！！ 物理雾里悟理 温度计：用来测量物体（系统）温度的仪器。常用的是液体温度计。 （1）常用温度计原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。 （2）注意： ①温度计是利用物质的某一物理属性随温度变化(比如热胀冷缩的特性)来标志温度的。 细管 玻璃泡 液体 玻管 ②温度计是选择的标准物体，标准物体所表示的就是待测物体的温度。 ③温度计的热容量必须很小，以便它与待测物体接触并进行热交换时，几乎不改变待测物体的状态。 三、温度计和温标 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。 常见温标：摄氏温标、热力学温标、华氏温标 物理雾里悟理 摄氏温标 冰的熔点为0℃ 水的沸点为100℃ 标准大气压 100份 每份1℃ 摄氏温标规定，标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃；并据此把玻璃管上0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份，每份算作1℃。 三、温度计和温标 选定温度零点和分度方法 热力学温标（绝对温标） ① 定义：1848年，开尔文建立了热力学温标(热力学温标它不依赖于测温物质的具体性质)，规定摄氏温度的-273.15oC为零值，它的一度也等于摄氏温度的一度。这种表示温度的方法就是开尔文温标，也叫热力学温标，表示的温度叫热力学温度（T）。 ③ 单位：开尔文，简称开。符号为K． ② 热力学零度(绝对零度): - 273.15 oC 摄氏温度t与热力学温度T的关系（牢记）： T＝t+273.15 K 物理雾里悟理 2、下列说法正确的是(　　　) A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 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．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理 BCD 热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度 由热平衡定律，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 你能行！！ 物理雾里悟理 课堂小结 温度和温标 热力学概念 热平衡 状态参量 热力学概念 热平衡定律 温度 温度计 温标 物理雾里悟理 $$nullnullnullnull