2.1温度和温标 知识解读 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

本讲义聚焦高中物理“温度和温标”核心内容，系统梳理状态参量与平衡态（含热力学系统、状态参量及动态平衡特征）、热平衡与温度（热平衡定律及温度的物理意义）、温度计与温标（温标确定方法及热力学温度与摄氏温度关系），形成从系统状态描述到温度测量的递进学习支架。 资料通过典例（如判断平衡态的典例1）与变式题（如自定义温标转换的变式3-1）结合，培养科学思维中的科学推理与模型建构能力。作业与随堂检测覆盖选择、填空、计算等题型，助力学生巩固物理观念，课中辅助教师分层教学，课后帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

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 随堂检测 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。 注意：（1）从微观看，由于组成系统的分子不停顿热运动，微观量随时间作迅速的变化，保持不变的只是相应微观量的统计平均值。所以，热力学平衡态是一种动态平衡，称为热动平衡。 （2）热力学系统的热动平衡，一般情况下包括以下三种平衡：力学平衡、热平衡和化学平衡。系统达到力学平衡时，内部没有不被平衡掉的力；达到热平衡时，系统各部分的冷热程度（即温度）都相等；化学平衡要求系统中各部分不再自发地趋向于内部结构的变化，如不发生化学成分和浓度的变化。化学平衡包括相平衡和化学反应的平衡。三种平衡中任何一种平衡的破坏，都有可能引起总的系统平衡态的破坏，使系统处于非平衡状态。由此可见，只当系统处于平衡态时，热力学系统的状态参量才有确定的数值和意义。 【典例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1-1】下列可以看成理想气体的是（　　） A．温度极低的气体 B．压强极大的气体 C．北极圈内的气体 D．压强不太大、温度不太低的气体 【答案】D 【详解】A．温度极低时，分子间作用力显著，不能视为理想气体，故A错误； B．压强极大时，分子体积不可忽略，偏离理想气体模型，故B错误； C．北极圈内温度可能过低，导致气体液化或分子作用力明显，故C错误； D．压强不太大、温度不太低时，分子间距大，作用力可忽略，符合理想气体假设，故D正确。 【变式1-2】（多选）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。 【变式1-3】如图所示，  一粗细均匀的 U 型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h₁，水银柱cd的长度为h₂，，a面与c面恰处于同一高度。则气体A的压强__________（选填“大于”、 “小于”或“等于”）气体B 的压强：气体A 的压强为_______。（已知大气压强为po，水银的密度ρ，重力加速度为g）。 【答案】 小于 【详解】[1] 依题意，玻璃管左侧与液面b等高液面处的压强也为，根据平衡条件有 则气体A的压强小于B的压强； [2]分析水银柱cd，可得 又 解得 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。 注意：1、热平衡的两点注意方面 （1）热平衡的特征方面：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。 （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。 2、要牢记两个系统处于热平衡的唯一标志是温度，当两个系统分别于第三个统处于热平衡状态时，这两个系统也一定处于热平衡状态，并且三个系统的温度相等。 【典例2】关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　） A．热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态 B．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小 C．在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 【答案】B 【详解】A．热平衡是指一个系统内部的温度保持不变，但压强和体积等物理量还是可以改变，故A错误； B．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，并且放热，内能减小，因温度不变，分子平均动能不变，则分子势能减小，故B正确； C．在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子力先增加后减小再增加，分子力先表现为引力，做正功，后表现为斥力，做负功，所以分子势能先减小后增大，故C错误； D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和，故D错误。 故选B。 【变式2-1】冬天在一个大房间里，借助集中供暖的三个串联散热器使房间保持恒定温度，如图所示。热水沿散热器输送，第一个散热器的温度，最后一个（第三个）散热器的温度，则第二个散热器的温度为（　　）（假定散热器与房间之间的热交换和热水与散热器之间的热交换一样，跟两者的温度差成正比） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设热水与散热器的热量传递系数为，散热器与房间的热量传递系数为。根据能量守恒定律，有 联立解得 故选B。 【变式2-2】（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2-3】(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℃。 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。 注意：（1）热力学温度的零值是低温极限，永远达不到，即热力学温度无负值。 （2）温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。 【典例3】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。 【变式3-1】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。 【变式3-2】（多选）下列关于温度的说法正确的是（　　） A．27 ℃相当于301.15 K B．水的沸点为100 ℃，用热力学温度表示即为373.15 K C．水从0 ℃升高到100 ℃，用热力学温度表示即为从273.15 K升高到373.15 K D．温度由摄氏温度t升至2t（t>0 ℃），对应的热力学温度由T升至2T 【答案】BC 【详解】A．根据 可知27 ℃相当于 故A错误； B．根据 可知100 ℃相当于 故B正确； C．根据 可知0 ℃相当于 且100 ℃相当于 可知水从0 ℃升高到100 ℃，可知用热力学温度表示即为从273..15 K升高到373.15 K，故C正确； D．根据 可知温度为t相当于 温度为2t相当于 可知 故温度由摄氏温度t升至2t（t>0 ℃），对应的热力学温度不是由T升至2T，故D错误。 故选BC。 【变式3-3】已知热力学温标与摄氏温标之间的关系为：T＝t＋273.15K。回答下列问题： （1）冰的熔点为 ，即为______K。 （2）如果物体的温度升高 ，那么，物体的温度将升高______K。 【答案】 273.15 1 【详解】（1）根据 冰的熔点为 ，即为273.15K （2）根据 所以当t由增加到时，T就由 增加到 显然物体的温度升高了，温度升高了1K 1．双层玻璃保温杯通过双层玻璃结构减少了热量的传递。图中玻璃杯间隔层不是真空，而是充满了一些气体。与装入热水时相比，装入凉水时间隔层的气体（　　） A．分子平均动能变小 B．单位体积分子个数变少 C．所有分子间距离都变小 D．所有分子运动速率都变小 【答案】A 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度降低，分子平均动能减小，故A正确； B．对于一定质量的气体，体积不变，单位体积内的分子个数不变，故B错误； C．由于间隔层内气体的体积不变，分子间的平均距离不变，并非所有分子间距都减小，故C错误； D．温度降低，分子的平均速率减小，但不是所有分子运动的速率都减小，故D错误。 故选A。 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。 3．一个铜块和一个铁块质量相等，铜块的温度比铁块的温度高，当它们相互接触时，如果不与外界交换能量，那么下列说法正确的是（　　） （1）从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的总热量等于铁块吸收的总热量。 （2）在两者达到热平衡前的任一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量。 （3）达到热平衡时，铜块的温度。 （4）达到热平衡时，两者温度相等。 A．（1）、（4） B．（2）、（3） C．（1）、（3） D．（2）、（4） 【答案】A 【详解】（1）由于系统不与外界交换能量，根据能量守恒，铜块放出的总热量必然等于铁块吸收的总热量，故（1）正确； （2）在任意时间段内，热量传递均发生在铜块与铁块之间，无能量损失，因此铜块放出的热量始终等于铁块吸收的热量，故（2）错误； （3）根据热平衡方程有 即 因铜和铁的比热容不同，可知，故（3）错误； （4）热平衡的定义是两物体温度相等，故（4）正确。 故选A。 4．关于分子动能和分子势能的表述，下面描述正确的是（    ） A．温度是分子热运动动能的标志 B．分子势能随着分子间距增大而增大 C．温度越高，分子热运动越剧烈，所以每个分子的动能都越大 D．物体中所有分子动能和分子势能的总和叫做物体内能 【答案】D 【详解】A．温度是分子热运动平均动能的标志，并非分子热运动动能的标志，故A错误； B．当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力，分子间距增大，分子力做正功，分子势能减小；当分子间距离大于平衡距离时，分子力表现为引力，分子间距增大，分子力做负功，分子势能增大，故B错误； C．温度越高，分子热运动越剧烈，是分子的平均动能越大，并不是每个分子的动能都越大，个别分子的动能可能减小，故C错误； D．根据内能的定义，物体中所有分子动能和分子势能的总和叫做物体内能，故D正确。 故选D。 5．关于气体分子的速率分布规律，下列说法正确的是（　　） A．温度升高时，所有气体分子的速率都增大 B．温度升高时，速率大的分子所占比例减少 C．温度升高时，分子热运动的平均动能增加 D．当温度降低时，速率分布曲线的峰值会向速率大的方向移动 【答案】C 【详解】A．温度升高时，分子平均动能增大，但不是所有分子速率都增大，A错误； B．温度升高时，速率大的分子比例增加，B错误； C．物理的温度是它的分子热运动的平均动能的标志，温度升高，分子热运动的平均动能增加，C正确； D．温度降低时，速率分布图像峰值左移上移，峰值对应的速度比例增加，D错误。 故选C。 6．一辆汽车的胎压（汽车轮胎内气体的压强）在夏季白天比夜晚要高，导致这一现象的主要原因是（　　） A．气体分子数增大 B．气体分子的平均动能增大 C．气体分子间的作用力增大 D．轮胎内壁单位面积所受气体分子平均作用力减小 【答案】B 【详解】A．轮胎封闭，气体分子数不变，故A错误； B．白天温度升高，气体分子平均动能增大，导致压强增大，故B正确； C．气体分子间作用力在理想气体模型中忽略不计，且温度变化不直接影响分子间作用力，故C错误； D．压强增大意味着单位面积所受分子平均作用力增大，故D错误。 故选B。 7．如图所示，绝热活塞将绝热汽缸内分成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部分气体分子对汽缸壁的单次平均撞击力大于B部分气体分子对汽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部分气体分子对汽缸壁的单次平均撞击力等于B部分气体分子对汽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。 8．（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。 9．（多选）炎热的夏天，中午气温升高，汽车轮胎内的气体压强变大。与夜间相比，中午轮胎内的气体（　　） A．分子的平均动能增大 B．单位体积内分子的个数增多 C．所有分子的运动速率都增大 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力增大 【答案】AD 【详解】AC．中午气温高，分子的平均动能增大，但不是所有分子的运动速率都增大，故A正确，C错误； BD．由于汽车轮胎内的气体压强变大，轮胎会略微膨胀，则单位体积内分子的个数减少，分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力增大，故B错误，D正确。 故选AD。 10．（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。 11．（多选）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是（　　） A．温度升高后，气体分子的平均速率变大 B．温度升高后，气体分子的平均动能变小 C．温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大 D．温度升高后，单位体积内的分子数变多，撞击到单位面积器壁上的分子数变少 【答案】AC 【详解】A．温度升高，分子热运动加剧，气体分子的平均速率变大，A正确； B．温度是分子平均动能的标志，温度升高，气体分子的平均动能变大，B错误； C．分子平均速率变大，分子撞击器壁的平均作用力增大，C正确； D．体积不变，单位体积内的分子数不变。温度升高，分子平均速率变大，撞击到单位面积器壁上的分子数变多，D错误。 故选AC。 12．如图所示，长度为的玻璃试管，一端密封，把它倒插在水中，密封端朝上，试管插入水的深度为h，插入水后，管中一半高度留有空气，试管横截面积为，质量为。则___________m。 【答案】7 【详解】对试管进行受力分析，试管在竖直方向上受外部大气压力、内部气体压力、自身重力，三者满足 又有 联立代入数据解得 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．用不同的温度计测量两物体温度时，得到两个记录结果，分别是282 K和28 ℃。 (1)282 K与28 ℃哪一个温度高？ (2)若两物体中的一个温度升高1 K，另一个升高1 ℃，它们升高的温度是否相同？ 【详解】（1）根据 可知28 ℃相当于 故28 ℃更高。 （2）根据 可知 故两物体升高的温度相同。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.1温度和温标（知识解读）（原卷版） •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 随堂检测 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。 注意：（1）从微观看，由于组成系统的分子不停顿热运动，微观量随时间作迅速的变化，保持不变的只是相应微观量的统计平均值。所以，热力学平衡态是一种动态平衡，称为热动平衡。 （2）热力学系统的热动平衡，一般情况下包括以下三种平衡：力学平衡、热平衡和化学平衡。系统达到力学平衡时，内部没有不被平衡掉的力；达到热平衡时，系统各部分的冷热程度（即温度）都相等；化学平衡要求系统中各部分不再自发地趋向于内部结构的变化，如不发生化学成分和浓度的变化。化学平衡包括相平衡和化学反应的平衡。三种平衡中任何一种平衡的破坏，都有可能引起总的系统平衡态的破坏，使系统处于非平衡状态。由此可见，只当系统处于平衡态时，热力学系统的状态参量才有确定的数值和意义。 【典例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1-1】下列可以看成理想气体的是（　　） A．温度极低的气体 B．压强极大的气体 C．北极圈内的气体 D．压强不太大、温度不太低的气体 【变式1-2】（多选）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 【变式1-3】如图所示，  一粗细均匀的 U 型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h₁，水银柱cd的长度为h₂，，a面与c面恰处于同一高度。则气体A的压强__________（选填“大于”、 “小于”或“等于”）气体B 的压强：气体A 的压强为_______。（已知大气压强为po，水银的密度ρ，重力加速度为g）。 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。 注意：1、热平衡的两点注意方面 （1）热平衡的特征方面：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。 （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。 2、要牢记两个系统处于热平衡的唯一标志是温度，当两个系统分别于第三个统处于热平衡状态时，这两个系统也一定处于热平衡状态，并且三个系统的温度相等。 【典例2】关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（　　） A．热平衡是指一个系统内部的状态不再改变时所处的状态 B．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小 C．在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 【变式2-1】冬天在一个大房间里，借助集中供暖的三个串联散热器使房间保持恒定温度，如图所示。热水沿散热器输送，第一个散热器的温度，最后一个（第三个）散热器的温度，则第二个散热器的温度为（　　）（假定散热器与房间之间的热交换和热水与散热器之间的热交换一样，跟两者的温度差成正比） A． B． C． D． 【变式2-2】（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2-3】(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________℃。 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。 注意：（1）热力学温度的零值是低温极限，永远达不到，即热力学温度无负值。 （2）温度是大量分子热运动的集体行为，对个别分子来说温度没有意义。 【典例3】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 【变式3-1】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℃ 【变式3-2】（多选）下列关于温度的说法正确的是（　　） A．27 ℃相当于301.15 K B．水的沸点为100 ℃，用热力学温度表示即为373.15 K C．水从0 ℃升高到100 ℃，用热力学温度表示即为从273.15 K升高到373.15 K D．温度由摄氏温度t升至2t（t>0 ℃），对应的热力学温度由T升至2T 【变式3-3】已知热力学温标与摄氏温标之间的关系为：T＝t＋273.15K。回答下列问题： （1）冰的熔点为 ，即为______K。 （2）如果物体的温度升高 ，那么，物体的温度将升高______K。 1．双层玻璃保温杯通过双层玻璃结构减少了热量的传递。图中玻璃杯间隔层不是真空，而是充满了一些气体。与装入热水时相比，装入凉水时间隔层的气体（　　） A．分子平均动能变小 B．单位体积分子个数变少 C．所有分子间距离都变小 D．所有分子运动速率都变小 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 3．一个铜块和一个铁块质量相等，铜块的温度比铁块的温度高，当它们相互接触时，如果不与外界交换能量，那么下列说法正确的是（　　） （1）从两者开始接触到热平衡的整个过程中，铜块放出的总热量等于铁块吸收的总热量。 （2）在两者达到热平衡前的任一段时间内，铜块放出的热量不等于铁块吸收的热量。 （3）达到热平衡时，铜块的温度。 （4）达到热平衡时，两者温度相等。 A．（1）、（4） B．（2）、（3） C．（1）、（3） D．（2）、（4） 4．关于分子动能和分子势能的表述，下面描述正确的是（    ） A．温度是分子热运动动能的标志 B．分子势能随着分子间距增大而增大 C．温度越高，分子热运动越剧烈，所以每个分子的动能都越大 D．物体中所有分子动能和分子势能的总和叫做物体内能 5．关于气体分子的速率分布规律，下列说法正确的是（　　） A．温度升高时，所有气体分子的速率都增大 B．温度升高时，速率大的分子所占比例减少 C．温度升高时，分子热运动的平均动能增加 D．当温度降低时，速率分布曲线的峰值会向速率大的方向移动 6．一辆汽车的胎压（汽车轮胎内气体的压强）在夏季白天比夜晚要高，导致这一现象的主要原因是（　　） A．气体分子数增大 B．气体分子的平均动能增大 C．气体分子间的作用力增大 D．轮胎内壁单位面积所受气体分子平均作用力减小 7．如图所示，绝热活塞将绝热汽缸内分成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部分气体分子对汽缸壁的单次平均撞击力大于B部分气体分子对汽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 8．（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 9．（多选）炎热的夏天，中午气温升高，汽车轮胎内的气体压强变大。与夜间相比，中午轮胎内的气体（ ） A．分子的平均动能增大 B．单位体积内分子的个数增多 C．所有分子的运动速率都增大 D．分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力增大 10．（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 11．（多选）一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大的原因是（　　） A．温度升高后，气体分子的平均速率变大 B．温度升高后，气体分子的平均动能变小 C．温度升高后，分子撞击器壁的平均作用力增大 D．温度升高后，单位体积内的分子数变多，撞击到单位面积器壁上的分子数变少 12．如图所示，长度为的玻璃试管，一端密封，把它倒插在水中，密封端朝上，试管插入水的深度为h，插入水后，管中一半高度留有空气，试管横截面积为，质量为。则___________m。 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．用不同的温度计测量两物体温度时，得到两个记录结果，分别是282 K和28 ℃。 (1)282 K与28 ℃哪一个温度高？ (2)若两物体中的一个温度升高1 K，另一个升高1 ℃，它们升高的温度是否相同？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 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