2.3 温度和温标 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第三册

第二章 固体、液体和气体 3 温度和温标 High school physics 知道什么是温标，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。 理解温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。 03 02 知道系统的状态参量及平衡态 01 重点 难点 情境导入 情境导入 情境导入 情境导入 情境导入 情境导入 情境导入 为什么温度能够被测量呢？ 温度 冷热程度 观察与思考 01 热平衡定律和温度 研究物块的机械运动状态时，引入了位移、速度、加速度 等运动学物理量。研究碰撞状态时，引入了力、冲量、动量 等力学物理量。 在热学中，如果我们要描述一个氧气瓶中氧气的状态，需要以下哪些物理量呢？ 体积 温度 压强 位移 质量 速度 物质的量 加速度 以上的物理量又称为状态参量 在热学中，把某个范围内大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。 为确定系统的空间范围 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 →几何参量 为确定系统的冷热程度 →热学参量 为确定系统组成气体分子的数量 压强P 体积V 温度T 物质的量n →化学参量 →力学参量 气体的三个状态参量 单位：国际单位制单位：立方米，符号m3 常用单位：升、毫升，符号是L，mL 换算关系： 1L=10-3m3 1mL=10-6m3 1.体积：气体所充满的容器的容积，气体的体积就是贮放气体 容器的容积。用字母V 表示。 核心知识 单位：国际单位制单位：帕斯卡，简称：帕 符号Pa 常用单位：厘米汞柱、标准大气压，符号cmHg，atm 换算关系： 1.01×105 pa=76 cmHg=1 atm 2.压强：当大量分子对器壁碰撞时，就可以使器壁受到一个持续的、均匀的作用力。作用在器壁单位面积上的力就是压强。符号p 气体的三个状态参量 核心知识 ②从宏观上看，温度是系统自身分子热运动性质的宏观表现。 3.温度：①从微观上看，温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动强弱的量度。 60oC 0oC 气体的三个状态参量 核心知识 热力学系统 2.系统的周围环境简称外界 1.由大量分子组成，并与周围环境发生相互作用的宏观客体，它是热力学的研究对象，简称系统。 外界 系统 核心知识 概念： 在没有外界影响的情况下，两个系统热接触后一段时间，两个系统的状态不再变化，最后对热传递来说，两个系统达到平衡，这种平衡叫作热平衡 热平衡 相互接触而传热 乙系统 热 冷 甲系统 温 甲系统 乙系统 核心知识 当热水中的温度计的读数不再升高的时候，我们自然认为此时温度计的温度（读数）就是热水的温度。 那么，我们凭什么说这个时候温度计的温度就是热水的温度？ 观察与思考 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。 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 特点：达到热平衡的系统都具有相同的温度。 它们的温度不再升高 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 核心知识 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。 热平衡 A 热平衡 B 热平衡 C C 系统1 系统3 系统2 = = = A B 核心知识 1.刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示，是刀剑刚入水淬火的瞬间，在这一瞬间，刀剑和水组成的 系统是否达到热平衡状态？经过足够 长时间后，是否达到热平衡状态？ 答案　淬火瞬间由于一部分刀剑在水 的外部，一部分处于水的内部，存在热量传递，温度不相同，没有达到热平衡状态。当经过足够长时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。达到热平衡状态的标志是温度相等。 讨论交流 2.太阳中心的温度是107 K，太阳的表面温度是6 000 K，太阳内部不断发生热核反应，所产生的热量以恒定不变的速率从太阳表面向周围散发。试问：太阳整体处于热平衡吗？ 答案　因为太阳中心的温度是107 K， 表面的温度是6 000 K，温度不均匀， 不满足热力学平衡条件，所以太阳整体不处于热平衡态。 讨论交流 1.(多选) 关于温度的物理意义，下列说法正确的是 A.温度是反映物体冷热程度的物理量 B.人们如果感觉到某个物体很凉，说明这个物体的温度一定很低 C.热传递的方向是从含热量多的物体传向含热量少的物体 D.热量从温度较高的物体传向温度较低的物体 √ √ 例题 温度是反映物体冷热程度的物理量，在热传递中热量总是从温度较高的物体传向温度较低的物体，或从物体的高温部分传到低温部分，A、D正确，C错误； 人的感觉不能准确反映温度高低，人感受到的物体的冷热程度与人体所接触物体的温度及物体单位时间内吸收(或放出)热量的多少有关，B错误。 2.(多选)关于热平衡，下列说法正确的是 A.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 B.标准状态下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C.量体温时体温计需和身体接触5 min左右是为了让体温计跟身体 达到热平衡 D.如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼 此也必定处于热平衡 √ √ √ 例题 两系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，所以选项A、C正确，B错误； 根据热平衡定律，当两个系统分别与第三个系统处于热平衡时，这两个系统彼此也必定处于热平衡，故D正确。 决定两个系统是否达到热平衡的最主要参量是温度。 因为处于热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低，这也是温度计的测温原理。 总结提升 02 温 标 夏天 冬天 有没有办法能准确地表示出热的程度或冷的程度呢？ 观察与思考 1.定义：温度数值的标定方法称为温标。 温标 2.温标的常见种类： (1)摄氏温标：选择水银为测温物质， 以冰的正常熔点为0 ℃， 水的正常沸点为100 ℃， 二者之间等分为100小格， 这种温度数值的表示方法叫作摄氏温标。 冰水混合物 0℃ 100℃ 沸腾的水 在摄氏温标中，温度的单位是℃，读作“摄氏度”。 100等份 核心知识 (2)热力学温标：不依赖于任何测温物质及测温属性的温标，称为热力学温标或绝对温标。 热力学温度的单位是开尔文，简称开，符号是K。 (3)摄氏温度与热力学温度的关系为： 变化1K=变化1℃ 绝对零度，为-273.15℃，即0K 1960年，国际计量大会确定 摄氏温度 热力学温度 热力学温度 符号T 单位K 1.如果物体的温度是1 ℃，也可以说物体的温度是多少K？如果物体的温度升高了1 ℃，也可以说物体的温度升高了多少K？ 答案　274.15 K　1 K 1+ 变化1K=变化1℃ 升高了1 ℃，物体的温度升高了1K 讨论交流 2.已知某物理量X与热力学温度T成正比，请把这个关系式用等式表示出来。现在用摄氏温度t来表示温度，这个关系式又该怎么写？ 分别画出X-T图像和X-t图像的草图。 答案　X=kT　X=k(t+273.15 K)　图像如图所示 讨论交流 3.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.0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K C.温度升高了1 ℃就是升高了1 K 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 √ 例题 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； 热力学温标与摄氏温标两者大小关系为T=t+273.15 K，因此0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K，故B正确，不符合题意； 温度升高了1 ℃就是升高了1 K，故C正确，不符合题意； 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+273.15 K，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。 4.(来自教材)水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度是4.0 cm；温度计浸在沸水中时，水银柱长度为24.0 cm。 (1)温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4 cm，试求该溶液的沸点。 答案　水银柱的长度L与温度t成线性关系，有L＝at＋b 当t＝0 ℃时，L＝4.0 cm ，当t＝100 ℃时，L＝24.0 cm 将两组数据代入L与t的关系式，解得a＝0.2 cm/℃，b＝4.0 cm 将L＝25.4 cm代入L与t的关系式，解得t＝107 ℃ 故该溶液的沸点为107 ℃。 例题 (2)在室温28 ℃时，水银柱的长度为多少？ 答案　将t＝28 ℃代入L与t的关系式：L＝at＋b 可得L＝(0.2×28 ＋4.0)cm＝9.6 cm。 例题 热平衡定律和温度 热力学系统 热平衡 热平衡定律 温标 温度和温标 摄氏温标 热力学温标 关系式：T＝t＋273.15 K 气体的三个状态参量 体积 V 压强 p 课堂小结 03 巩固练习 1.(2024·广安市高二检测)温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，相同的物理量是 A.内能 B.分子势能 C.分子平均动能 D.热量 √ 温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，温度相同，即分子平均动能相同，故选C。 2.(2023·重庆市高二检测)关于热力学温度，下列说法中正确的是 A.-33 ℃与240.15 K表示不同的温度 B.摄氏温度与热力学温度都不可能取负值 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+t) K √ 由摄氏温度与热力学温度的关系可知-33 ℃与240.15 K表示相同的温度，A错误； 热力学温度不可能取负值，但摄氏温度可取负值，B错误； 由摄氏温度与热力学温度的关系可知ΔT=Δt，即热力学温标温度数值的变化总等于摄氏温标温度数值的变化，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，C正确； 初态热力学温度为(273.15+t) K，末态为(273.15+2t) K，温度变化了t K，D错误。 3.某地6月某天的最高温度为36 ℃，最低温度为27 ℃，用热力学温标来表示该地这一天的最高温度和最大温差分别为 A.36 K；9 K B.309 K；9 K C.36 K；300 K D.309 K；282 K √ 最高温度和最低温度分别为 T1=273 K+t1=(273+36) K=309 K T2=273 K+t2=(273+27) K=300 K 最大温差为ΔT=T1-T2=309 K-300 K=9 K，故选B。 本 课 结 束 Keep Thinking! FormatFactory : www.pcfreetime.com $