第2章 第1节 温度和温标(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版）

本高中物理讲义聚焦“温度和温标”核心内容，系统梳理状态参量与平衡态、热平衡与温度、温度计与温标等知识点，从系统状态描述到热相互作用规律，再到温度定量测量，构建完整概念脉络，为热学后续学习提供基础支架。 该资料通过“提示”判断、“试探究”问题设计及例题辨析，培养科学思维中的科学推理与质疑创新，结合表格归纳温度计原理与温标换算强化物理观念。课中助力教师分层教学，课后练习题帮助学生巩固应用，有效提升学习效果。

第1节　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。　3.知道温度计的构造，会使用常见温度计。　4.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．热力学系统：由大量分子组成的________。 2．外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体。 3．状态参量：为确定系统的状态所用到的一些__________，如：体积、压强、温度等。 4．平衡态：在没有外界影响的情况下，系统内各部分的__________达到的稳定的状态。 说明：平衡态是状态量，不是过程量，处于平衡态的系统，状态参量在较长时间内不发生变化。 二、热平衡与温度 1．热平衡 两个相互接触而传热的热力学系统的状态参量________。 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__________。 3．温度 表征热平衡系统的“____________”的物理量。 4．热平衡的特点 达到热平衡的系统具有相同的________。 三、温度计与温标 1．温度计 名称 原理 水银温度计 水银的________ 气体温度计 气体________随温度的变化 2.温标 要定量地描述温度，必须有一套方法，这套方法就是温标。 (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 ℃。 (2)热力学温标：热力学温标表示的温度叫作________，它是国际单位制中七个基本物理量之一。 (3)摄氏温度与热力学温度 摄氏 温度 摄氏温标表示的温度，用符号________表示，单位是________，符号为 ℃ 热力学 温度 热力学温标表示的温度，用符号______表示，单位是________，符号为K 换算 关系 T＝____________ 判断下列说法是否正确。 (1)温度可以从高温物体传递到低温物体。(　　) (2)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。(　　) (3)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273 K。(　　) (4)温度升高了10 ℃也就是升高了10 K。(　　) (5)物体的温度由物体本身决定，数值与所选温标无关。(　　) 提示：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)× [答案自填] 系统　物理量　状态参量　不再变化　热平衡　热平衡　共同的热学性质 温度　热膨胀　压强　热力学温度　t　摄氏度　T　开尔文　t＋273.15 K 知识点一　平衡态与热平衡 如图所示，图像表达了两个系统达到热平衡的过程，根据图像分析A、B两个系统达到热平衡的条件是什么？ [提示]　达到热平衡时，具有相同的温度。　 1．平衡态 系统温度、压强、体积不发生变化。当系统处于平衡态时，系统所有状态参量都不随时间变化，我们就能比较准确地描述系统的状态。在中学阶段，我们主要处理平衡态的问题。 2．热平衡 相互接触而传热的两个系统，各自的状态参量将会相互影响而分别改变，经过一段时间，两个系统的状态参量将不再变化，我们就说两个系统达到了热平衡。 3．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。 4．热平衡的特征 (1)热平衡的特征方面：温度是反映一个系统与另一个系统是否达到热平衡的物理量。 (2)热平衡的条件方面：达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度。 (3)热平衡是一种动态平衡。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，表现为系统的温度不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体处于静止或匀速直线运动的状态。 　(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等 B．处于热平衡的两个物体分子平均动能一定相等 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 [解析]　处于热平衡的两个物体的温度相等，因此分子平均动能相等，但内能不一定相同，故A错误，B正确；系统内各部分状态参量，包括温度、压强、体积等，能够达到稳定的状态叫作平衡态，是热力学范畴，当系统所受合外力不为零时，只要系统内各部分状态参量能够达到稳定的状态，也能处于平衡态，故C错误；处于平衡态的系统内分子的平均动能相同，并不是所有的分子的动能都相同，故D错误。 [答案]　B 　关于热平衡，下列说法错误的是(　　) A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 B.如果两个系统分别同时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．温度是反映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 [解析]　温度是反映两个系统是否达到热平衡的唯一物理量，两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，热量是传热过程中传递的能量，是过程量，不能说它们具有相同的热量，A错误，C正确；根据热平衡定律知，当两个系统分别同时和第三个系统达到热平衡时，这两个系统必定处于热平衡，这是温度计的测温原理，B、D正确。 [答案]　A 知识点二　温度和温标 摄氏温标(以前称为百分温标)是由瑞典天文学家摄尔修斯设计的。在标准大气压下，把冰的熔点规定为0 ℃，水的沸点规定为100 ℃，因此在这两个固定点之间的温度差为100 ℃，若把玻璃管上0 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成100等份，每等份代表1 ℃。摄氏温标所确定的温度叫作摄氏温度，常用t表示。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙(开尔文)创立，它表示的温度叫热力学温度，常用T表示。 试探究： (1)热力学温标与摄氏温标之间的关系是什么？ (2)如果可以粗略地取－273 ℃为绝对零度，在标准大气压下，冰的熔点是多少摄氏度，为多少开？水的沸点又是多少摄氏度，为多少开？ [提示]　(1)关系式为T＝t＋273.15 K。 (2)冰的熔点为0 ℃，为273 K；水的沸点为100 ℃，为373 K。　 1．温度 (1)宏观上 ①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。 ②与热平衡的关系：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，达到一个新的平衡态。 (2)微观上 ①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。 ②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。 2．常见温度计及其原理 名称 原理 水银温度计 水银的热膨胀 金属电阻温度计 金属的电阻率随温度的变化 气体温度计 气体压强随温度的变化 热电偶温度计 不同导体因温差产生电动势的大小不同 3.温度计测温原理 一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体相同。 4．温标 (1)常见的温标有摄氏温标、热力学温标。 (2)温标要素：第一，选择某种具有测温属性的测温物质；第二，了解测温物质随温度变化的函数关系；第三，确定温度的零点和分度的方法。 角度1　对温度的理解 　(2023·高考北京卷，T1)夜间由于气温降低，汽车轮胎内的气体压强变低。与白天相比，夜间轮胎内的气体(　　) A．分子的平均动能更小 B．单位体积内分子的个数更少 C．所有分子的运动速率都更小 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大 [解析]　夜间气温低，分子的平均动能更小，但不是所有分子的运动速率都更小，故A正确，C错误；由于汽车轮胎内的气体压强变低，轮胎会略微被压瘪，单位体积内分子的个数更多，则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小，B、D错误。 [答案]　A 角度2　热力学温标和摄氏温标 　(2024·海南海口期中)下列热力学温度，最接近于室温的是(　　) A．100 K B．300 K C．500 K D．700 K [解析]　当室温为20 ℃时，对应的热力学温度T＝(20＋273)K＝293 K，所以4个选项中最接近室温的是300 K。 [答案]　B 　(2024·河北邯郸阶段练)常用的两种表示温度的方法就是摄氏温标和热力学温标，关于温度和温标，下列说法正确的是(　　) A．摄氏温度升高1 ℃小于热力学温度升高1 K B.某物体热力学温度是20 K，摄氏温度就是293.15 ℃ C．热力学温标亦称“绝对温标”，是由玻意耳首先引入的 D．摄氏温度有负值，热力学温度不可能取负值 [解析]　摄氏温度升高1 ℃等于热力学温度升高1 K，故A错误；若某物体摄氏温度为20 ℃，则其热力学温度T＝20 K＋273.15 K＝293.15 K，故B错误；热力学温标亦称“绝对温标”，是由开尔文首先引入的，故C错误；摄氏温度有负值，热力学温度最小是零，不可能为负值，故D正确。 [答案]　D 角度3　温度计 　(多选)下列说法正确的是(　　) A．温度计测温原理就是热平衡定律 B．温度计与被测系统的温度不相同时，读不出示数 C．温度计读出的示数是它自身这个系统的温度，若它与被测系统达到热平衡，这一示数也是被测系统的温度 D．温度计读出的示数就是被测系统的温度，无论是否达到热平衡 [解析]　温度计能测出被测系统的温度的原理就是热平衡定律，即温度计与被测系统达到热平衡时温度相同，其示数也就是被测系统的温度，故A、C正确，D错误；温度计与被测系统的温度不相同时，仍有示数，故B错误。 [答案]　AC 1．(平衡态和热平衡)关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是(　　) A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态 B．两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的 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 解析：选B。根据平衡态的定义知，系统的温度、体积、压强都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知，处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；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。 2．(热平衡与温度)(多选)下列说法正确的是(　　) A．放在腋下足够长时间的水银体温计中的水银与人体达到热平衡 B．温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡 C．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡 D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡 解析：选ACD。当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温度有差异，它们之间就会发生热传递，高温物体将向低温物体传热，最终使两者的温度相等，即达到热平衡，故A、D正确；两个物体的温度相同时，不会发生热传递，已经达到热平衡，故B错误；若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相等，所以b、c之间也达到了热平衡，故C正确。 3．(温度和温标)(2024·安徽安庆阶段练)下面关于温度的叙述不正确的是(　　) A．温度就是温标 B．两个系统处于热平衡时，它们具有一个共同的性质——温度相同 C．温度是分子热运动平均动能的标志 D．温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度 解析：选A。温度表示物体的冷热程度，它反映物体内部分子热运动的状况，分子热运动越快，温度就越高；温标是衡量温度高低的标尺，它是描述温度数值的统一表示方法，故温度不是温标，故A错误。两个系统处于热平衡时，它们具有一个共同的性质——温度相同，故B正确。根据分子动理论，温度是分子热运动平均动能的标志，故C正确。温度的高低决定了分子热运动的剧烈程度，故D正确。 4．(温度和温标)(2024·山西朔州期末)关于热力学温度，下列说法正确的是(　　) A．27 ℃相当于301.15 K B．摄氏温度与热力学温度都可能取负值 C．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15 K＋t 解析：选C。根据热力学温度与摄氏温度关系可知T＝t＋273.15 K＝(27＋273.15) K＝300.15 K，故A错误；因为绝对零度不可能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度可以取负值，故B错误；由热力学温度与摄氏温度关系式T＝t＋273.15 K可知，ΔT＝Δt，所以温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，故C正确；温度由t升至2t，初态温度为t＋273.15 K，末态温度为2t＋273.15 K，对应的热力学温度升高了t，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $