第二章 1 温度和温标-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册学习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第三册（人教版） 第二章气体、固体和液体 知识网络图 宏观表现 物体的冷热程度 温 微观表现 度 分子平均动能的标志 温度与热平衡 切热平衡的两个系统具有相同的温度 温度和温标 摄氏温度(t)】 零度：一个标准大气压下冰水混合物的温度； 单位：9 温 热力学温度(T） -273.15℃为绝对零度；单位：K 标 两者关系 T=t+273.15K 保 等温变化 玻意耳定律pVp2V2 微观解释 T不变，分子平均动能不变，V变大， 单位体积内分子数变小，p变小 等容变化 查理定律兴1=2 微观解释 V不变，单位体积内分子数不变，T 气体实验定律 T1 T2 变大，分子平均动能变大，p变大 及状态方程 等压变化 盖-吕萨克定律Y=V2 微观解释T变大，分子平均动能变大，p不变： T T2 单位体积内分子数就变小，V变大 状态方程 P1V1-P2V2 T T2 单晶体 单晶体各向异性 晶体 累 多晶体 多晶体各向同性 非晶体 晶体有固定熔点，非晶体无固定熔点 表面张力 使液体表面积收缩到最小 具有液体的流动性 液晶 具有晶体的光学各向异性 20)学 第二章气体、固体和液体 1.温度和温标 :3.温度：表征互为热平衡系统的共同 知识梳理 的物理量。 (1)温度的宏观解释：温度和热平衡状态有 川知识点1状态参量与平衡态 着密切关系，各自处于热平衡状态的两 1.系统和热力学系统 个系统，相互接触时，它们之间发生了 (1)在物理学中，把所研究的对象称为系 热量传递，经过一定时间后，各自原先 统。例如：一瓶气体、几个相互接触的 的平衡状态被破坏，热量从 系 物体、器皿中的液体与它上方蒸气的整 统传递到 系统，并达到一个共 体等。在热学中，把某个范围内大量分 同的 即新的热平衡状态。 子组成的研究对象叫作 0 (2)温度的微观解释：温度仅由系统内部热 (2)外界：指系统之外与系统发生相互作用 运动的状态来决定。分子动理论表明， 的其他物体的统称。 温度越 分子做无规则热运动 2.状态参量：描述系统性质的物理量，叫作 的程度越 系统的状态参量。常用的物理量有几何参 川知识点3温度计与温标 量 、力学参量 、热学参 量 1.温度计 3.平衡态：系统在没有外界影响的情况下， 用来测量物体（系统） 的仪器 经过 的时间，各部分的状态参 叫作温度计，温度计的种类很多，如水银温 量达到稳定的状态，即宏观性质不再随：度计、电阻温度计、气体温度计、热电偶温 变化的稳定状态叫作平衡态。 度计、双金属温度计等。 2.温标 川知识点2热平衡与温度 (1)如果要定量描述温度，就必须有一套方 1.热平衡：如果 相互接触而传热， 法，这套方法就是 这两个系统的状态参量将会互相影响而分 :(2)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法， 别改变。经过一段时间，各自的状态就不 规定标准大气压下冰的熔点为 再变化了，这说明两个系统达到了平衡。 水的沸点为 。在0℃和100℃ 这种平衡叫作 之间均匀分成 等份，每份算作 2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个 1℃。 系统达到 ，那么这两个系统彼此 ；(3)热力学温标：现代科学中常用的表示温 之间也必定处于热平衡。 度的方法，规定摄氏温度的 为 学(21 高中物理选择性必修第三册（人教版） 零值，它的1度等于摄氏温度的1度。 容器中，如果容器和外界没有能量交换， (4)摄氏温度与热力学温度 经过一段时间，容器内各点的温度、压强 ①摄氏温度：摄氏温标表示的温度，用符号 就会变得一样，即会达到平衡态。 表示，单位为摄氏度，符号为 例1（多选）下列各个状态中处于平衡态 的是() ②热力学温度：热力学温标表示的温度，用： A.将冰水混合物放在0℃的房间里 符号 表示，单位为开尔文，简称： B.将铜块放在沸水中加热足够长时间 开，符号为 C.电影院开空调5min内放映厅内气体 ③换算关系：T= D.处于平衡态的系统其内部状态不再改变 要点突破 思路点拨 系统处于平衡态时，其状态参量稳 川要点1平衡态与状态参量 定不变，所以考虑平衡态时，要看状态 参量有没有稳定，平衡态是一种动态平 1.状态参量：描述系统性质的物理量，叫作 衡，组成系统的分子仍在不停地做无规 系统的状态参量。常用的物理量有几何参 则运动，只是分子运动的平均效果不随 量体积V、力学参量压强p、热学参量温 时间变化，表现为系统的宏观性质不随 度T。 时间变化。注意与热平衡的区别，平衡 2.平衡态 态不是热平衡，平衡态是对某一系统而 (1)定义：系统在没有外界影响的情况下， 言的，是系统的状态，热平衡是对两个 经过足够长的时间，各部分的状态参量 接触的系统之间的关系而言的。 达到稳定的状态，即宏观性质不再随时 间变化的稳定状态叫作平衡态。平衡态 是一种动态平衡，组成系统的分子仍在 变式训练1 不停地做无规则运动，只是分子运动的 (多选)在热学中，要描述一定质量的 平均效果不随时间变化，表现为系统的 气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量 宏观性质不随时间变化。 (2)特征：系统所有性质都不随时间变化。 A.每个气体分子的运动速率 ①系统内各部分的参量并不相同，而且可能： B.压强 正在变化，然而在没有外界影响的情况：C.体积 下，只要经过足够长时间，系统内各部分：D.温度 的状态参量都会达到稳定的状态，即达到 川要点2热平衡与温度 平衡态。 ②把不同压强、不同温度的气体混合在一个：1.热平衡：两个相互接触的热力学系统的状 22)学 第二章气体、固体和液体 态参量不再变化。 思路点拨 2.温度：处于热平衡的两个系统必定具有 相同性质，我们用温度来表征这个“共 (1)平衡态是指一个系统内部达到一种 同性质”，温度也可理解为物体的冷热 动态平衡，热平衡是指两个系统相 程度。 互作用达到某种平衡。 (1)一切达到热平衡的系统都具有相同的 (2)两种平衡都必须经过较长时间。 温度。 (3)一切达到热平衡的系统都具有相同 (2)若物体与A处于热平衡，它同时也与B 的温度。 处于热平衡，则A的温度等于B的温 变式训练2 度，这就是温度计用来测量温度的基本 原理。 如果两个系统通过相互作用，实现了热 3.平衡态与热平衡的区别 平衡，那么这两个系统() (1)平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系 :A.一定具有相同的压强 统而言的，是系统的状态，热平衡是对： B.一定具有相同的温度 两个接触的系统之间的关系而言的。 C.一定具有相同的体积 (2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触 D.一定具有相同的温度、压强和体积 时，它们的状态可能会发生变化，直到 川要点3温度计与温标 温度相同时，两个系统便达到了热平 衡。温度是否相等是判断两系统是否达 1.常见温度计的测温原理 到热平衡的唯一条件，若温度相等，则 名称 测温原理 两个系统已达到热平衡，否则未达到热 水银温度计 根据水银的热胀冷缩的性质来测 平衡。 量温度 例2关于平衡态和热平衡，下列说法正确 电阻温度计 根据金属的电阻随温度的变化来 测量温度 的是（) 根据气体压强随温度的变化来测 气体温度计 A.只要温度不变且处处相等，系统就一定 量温度 处于平衡态 热电偶温度计 根据不同导体因温差产生电动势 的大小不同来测量温度 B.冰水混合物处在0℃的环境中处于热平 利用热膨胀系数不同的铜和铁制 衡状态 双金属温度计 成的双金属片的弯曲程度随温度变 化的原理测量温度 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 2.两种温标 (1)1848年，开尔文建立了热力学温标，它 不依赖于测温物质的具体性质。热力学 温标的零度(0K)是低温的极限，永 23 高中物理选择性必修第三册（人教版） 远达不到。它是国际单位制中七个基本： 片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，已 单位之一。1960年，国际计量大会确： 知图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度增 定了摄氏温标与热力学温标的关系。 大，则下列各种相关叙述正确的是() (2)摄氏温标和热力学温标的比较 A.该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨 摄氏温标 热力学温标 胀系数不同的金属 名称/符号 摄氏温度/u 热力学温度/T B.双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩 单位/符号 摄氏度/℃ 开尔文K 的性质来工作的 个标准大气 -273.15℃，这个温度 C.由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的 零度的规定 压下冰水混合 又叫绝对零度，是低 物的温度 温的极限 热膨胀系数 D.由图乙可知，双金属片的内层一定为铜， ①T=+273.15K,粗略表示为T=+273K 两者关系 ②AT=△1，即升高或降低1K与升高 外层一定为铁 或降低1℃是相同的 情境拓展 例3 (多选)下列关于热力学温度的说法 正确的是( 严冬湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼 A.热力学温度的零点是-273.15℃ 儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，李同 B.-136℃比136K温度高 学在冰上凿了一个洞，拿来一支实验室温度 C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值 计，用下列四种方法测水温，其中正确的是 D.温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温 ( 度升高了t+273K A.手拿温度计，从洞中将温度计插入水中， 思路点拨 待较长时间后取出立即读出其示数 B.用线将温度计拴牢从洞中放入水中，待 摄氏温标和热力学温标是温度的两 较长时间后从水中提出，读出其示数 种表示法，定量关系为T=+273K,升高 C.取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞口放入 或降低1K与升高或降低1℃是相同的。 水中，水灌满瓶后取出，再用温度计测 瓶中水的温度 变式训练3 D.取一塑料饮水瓶，将温度计悬挂在瓶中， (多选)实 固定点 再将瓶拴住从洞口放入水里，水灌满瓶 际应用中，常用 后待较长时间，然后将瓶提出，立即从 到一种双金属温 瓶外读出温度计的示数 度计。它是利用 ℃ 铜片和铁片压合 甲 乙 在一起的双金属 变式训练3题图 24例2C【解析】乙分子由a运动到c,分子力表现 为引力，分子力做正功，动能增大，分子势能减小，所 以乙分子在c处分子势能最小，在c处动能最大，故A、 B错误，C正确；由图可知，乙在d点时受到的分子力 最大，所以乙分子在d处的加速度最大，故D错误。 变式训练2B 例3D【解析】0℃的水与0℃的冰的分子平均动 能相等，但分子数目即物质的量不一定相同，A错误； 宏观物体的速度与微观的分子动能无关，B错误；内能 是对大量分子而言的，对单个分子的内能没有意义，C 错误；100g的冰与100g的水物质的量相同，但同质量 的冰变成水需要吸收大量热量，物体的内能增加，D 第二章 气体 >"1.温度和温标 知识梳理 知识点1状态参量与平衡态 1.(1)热力学系统2.体积V压强p温度T 3.足够长时间 知识点2热平衡与温度 1.两个系统热平衡2.热平衡 3.热学性质(1)高温低温稳定状态 (2)高剧烈 知识点3温度计与温标 1.温度 2.(1)温标(2)0℃100℃100 (3)-273.15℃ (4)①t℃②TK③t+273.15K 要点突破 例1ABD【解析】冰水混合物放在0℃的房间里， 其温度、压强、体积都不再变化，是平衡态，A正确； 将铜块放在沸水中加热足够长时间，其温度、压强、体 积也不再变化，是平衡态，B正确；电影院开空调 5min内放映厅内气体的温度、体积都要变化，不是平 衡态，C错误；由平衡态的定义可知，D正确。 变式训练1BCD 例2B【解析】一般来说，描述系统的状态参量 不止一个，根据平衡态的定义可知系统的所有性质都不 随时间变化，系统才处于平衡态，A选项仅仅提到温 度，A错误；冰水混合物的温度为0℃，和环境的温度 相同，处于热平衡状态，B正确；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；根据热平衡的定义可知处于热平衡的两个系统温 参考答案与解析。 正确。 变式训练3B 情境拓展 D【解析】吸盘与墙壁间的摩擦力与挂钩的重力平 衡，重力不变，锁扣扳下后此摩擦力不变，A错误；温 度是分子平均动能的标志，环境温度保持不变则吸盘内 气体分子平均动能不变，B错误；锁扣扳下过程中，吸 盘内气体分子平均动能不变，气体内能不变，C错误； 吸盘内气体分子平均动能不变，锁扣扳下后吸盘内气体 体积增大，气体封闭，气体分子总数不变，分子数密度 减小，则气体压强减小，D正确。 固体和液体 度相同，D错误。 变式训练2B 例3AB【解析】热力学温度的零点是-273.15℃， A正确；由热力学温度与摄氏温度的关系T=t+273.15K 可知，-136℃等于137.15K,B正确；对于摄氏温度可 取负值范围为-273~0℃，因绝对零度达不到，故热力 学温度不可能取负值，C错误；初态热力学温度为t+ 273K,末态热力学温度为21+273K,故温度变化为t, D错误。 变式训练3ABC 情境拓展 D【解析】要测量冰下水的温度，必须在温度计与 冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，但是隔 着冰又没办法直接读数，若把温度计从水中取出来，显 示的又不是原热平衡状态下的温度，A、B错误；C项 的做法也失去了原来的热平衡，饮水瓶提出后，再用温 度计测水温，这时，周围空气也参与了热交换，测出的 温度不再是冰下水的温度，故C错误，D正确。 "2.气体的等温变化 知识梳理 知识点1实验：探究气体等温变化的规律 2.一定质量温度不变 知识点2气体的等温变化 1.压强体积 2.(1)温度(2)PV=CpV=p2V2(3)质量 温度 要点突破 例1(1)D(2)在注射器活塞上涂润滑油 【解析】(1)从题意中得到信息，温度没有变化，而气 31