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1、2019-2020 年高中物理 7.4 温度和温标教案新人教版选修3-3目标导航（1）知道什么是状态参量，什么是平衡态。（2）知道什么是热平衡，什么是热平衡定律。（3）知道温度的表示方法。（4）知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计。（5）理解摄氏温标和热力学温标的转换关系。诱思导学1平衡态和状态参量在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。（）状态参量用来描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。（）平衡态系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统达到了平衡态。热平衡与温度（）温度温度是表示物体冷热程度的物理量，反映了组成物体的大量分子的无规则运动的激烈程度。（）热平衡一切达到热平衡的系
2、统都具有相同的温度。温度计与温标（）温度计是测量温度的工具。家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热膨胀规律来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计等等。（）温标温度的数值表示法叫做温标。用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度；在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。热力学温度 (T) 与摄氏温度 (t) 的关系为：T t+273 。 15 （K）精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - -
3、- - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 14 页 - - - - - - - - -说明：两种温度数值不同，但改变 1 K 和 1的温度差相同。K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。典例探究例细心观察可以发现，常见液体温度计的下部的玻璃泡较大，壁也比较薄，上部的管均匀而且很细，想一想，温度计为什么要做成这样呢？解析： 这样做的目的都是为了使测量更准确、更方便。下部较大而上部很细，这样下部储存的液体就比较多，当液体膨胀收缩时，膨胀或收缩不大的体积，在细管中的液面就有较大的变化，可以使测量更精确；下部的壁很
4、薄，可以使玻璃泡内的测温物质的温度较快地与待测物质的温度一致；细管的粗细是均匀的，是为了使刻度均匀，更便于读数。课后问题与练习点击1略2略3解析：物理量 X与热力学温度T 成正比，即：X C T （ C为常量），又因为Tt+27315 K ，所以X C （ t +27315） ，因此，t X C-27315（）4电流表上代表t、t的两点， t应该标在电流比较大的温度上。解析：由图甲可以看出，t温度下金属丝电阻比较小，因为电路中电池的电动势和内阻都是不变的，根据闭合电路的欧姆定律可以知道，此时电路中电流比较大。基础训练两个物体放在一起彼此接触，它们若不发生热传递，其原因是( ) A它们的内能相同
5、B它们的比热相同C它们的分子总动能相同D它们的温度相同下列关于热力学温度的说法中，不正确的是( ) A热力学温度的零度是273。15 B热力学温度的每一度的大小和摄氏温度是相同的C绝对零度是低温的极限，永远达不到D1就是 1 K 冬天，北方的气温最低可达- 40，为了测量那里的气温应选用（）A水银温度计B酒精温度计C以上两种温度计都可以精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 14 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 14 页
6、- - - - - - - - -D以上两种温度计都不行4在 25左右的室内，将一只温度计从酒精中拿出，观察它的示数变化情况是（）A温度计示数上升B温度计示数下降C温度计示数不变D示数先下降后上升5常用的温度计是利用液体的_来测量温度的。摄氏温度把标准大气压下_的温度规定为 0 度。6体温计的测量范围是_，最小刻度值是_。7一支读数为37。8的体温计，不经甩过，先后依次测量两个人的体温，若他们的真实体温分别是36。5和 38，那么这支体温计的读数依次是_、_。8液体温度计越精确，则其玻璃泡的容积与细管的容积相差必定越（填“大”或“小”）_，此时玻璃泡里的液体有微小的膨胀，细管里的液柱。9能不能
7、用体温计作为寒暑表使用？试说明理由。多维链接温度计和温标的发明公元前 200 一 100 年间，古希腊菲隆和希隆各自制造过一种以空气膨胀为原理的测温器。其后，人们还在三个容器中分别装上冷、温、热水来判断物体的冷热：用手摸进行比较。1592 或 1595 年，伽利略制成了第一个气体温度计。玻璃管与玻璃泡相连，管内有有色液体，倒置于水杯之中。当被测温度的物体与泡接触时，泡内空气就会因热胀冷缩而发生体积变化，使有色液柱上升或下降，再由玻管上标有“热度”( 即现在所说的“温度”) 的刻度读出。这是有史以来的第一支有刻度的温度计。显然，这种温度计不完善：变化着的大气压也会使液柱升降，测量范围极其狭窄。物
8、理学中热力学里有一门叫计温学的分支学科，它是利用物质的热效应来研究测温技术的。它包括温度分度法、温度参照点的选择、温度计按不同用途的设计、制定各种测温标准、提高测温精度、准确度、测定实用温标和热力学温标的差值等。伽利略发明气体温度计后，人们的工作就大致按这些内容进行。1611 年，伽利略的同事桑克托留斯改进了伽利略的气体温度计，制成一种蛇状玻璃管气体温度计，玻管上有 llO 个刻度，可测体温。1629 年，约瑟夫德米蒂哥这位物理学家兼犹太教师出版了一本叫花园中的喷泉的书，书中载有盛有白兰地的玻璃泡温度计，它旁边的小字上写着“oleb ”( 上升 ) 。有人认为这是人类第一支较准确的温度计。但现
9、未能查明其发明者，而只能猜测是伽利略或他在帕多瓦大学的同事德米蒂哥。具体发明年代只能大致确定在 17 世纪初。16311632 年，法国化学家詹雷伊把伽利略的玻璃管倒转过来，并直接用水而不是空气的体积变化来测定温度。这是第一支用水作工作物质的温度计。但因管口末密封，水会蒸发而产生越来越大的误差。1641 年， 第一支以酒精为工作物质的温度计首次出现在意大利托斯卡纳大公爵费迪南二世的宫庭里。16441650 年间，这位大公将其不断完善：用蜡把红色酒精温度计的玻管口封位，在玻管上刻度。可见，这支温度计已具有现代温度计的雏型，以致不少人将温度计的发明归功于这位大公。1654 年，这种温度计已在佛罗伦
10、萨普及，以致这一年被一些人认为是温度计诞生之年。它还被传到英国和荷兰。1646 年，意大利物理学家莱纳尔第尼明智地提出以水的冰点和沸点作为温度计刻度的两个定点。但无奈当时流行的酒精温度计里酒精的沸点(78.5 )低于水的沸点 (100 ) ，所以用水的沸点为第二个定点对酒精温精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 14 页 - - - - - - - - -度计显然不切实际，所以这一建
11、议当时未能实施。1657 年成立的意大利佛罗伦萨实验科学院在其存在的10 年间地进行了水银和酒精温度计的研究，制作过 40( 或 80)个等分标度的没有定点的酒精温度计：它在1660 年冬最冷时显示1112“度” ，冰的熔点显示13.5 “度” ，夏天最热时为40“度”。1658 年，法国天文学家伊斯梅尔博里奥制成第一支用水银作工作物质的温度计。1660 年，意大利材料测试研究所也制成了水银温度计。1665 年，荷兰物理学、数学家惠更斯地提议把水的冰点和沸点作温度计刻度的两个定点，以便各种温度计标准化。同年，英国物理学、化学家波义耳根据他于1662 年发现的气体定律( 即玻义耳定律，后经法国物
12、理学家马略特完善后称波义耳一马略特定律，简称波一马定律) ，指出气体温度计不准的原因及其他缺点。其后，人们大多转向其他工作物质的温度计的研究。1672 年，休宾在巴黎发明了第一个不受大气压影响的空气温度计。1688 年，达兰西的温度计以水和牛油熔解时的两个温度作温度计刻度的两个固定点。18 世纪初，形形色色的温度标准( 温标 ) 已多达 30 余种。例如，丹麦天文学家罗默( 他以 1676 年用观测木星卫星蚀的方法第一次证实光的传播是等速运动而闻名于世) 以人体温度为22.5 “度” 和水的沸点为60 “度”作温度计上刻度的两个定点。牛顿于17011703 年制作的亚麻子油(一说蓖麻油 ) 温
13、度计把雪的熔点0“度”和人体的温度12“度”作温度计的两个定点。法国物理学家阿蒙东最先指出测温液体是规则膨胀的，“有绝对零度存在” 也是他最先指出的，他于 1703年也制成了一支实用气体温度计。在 18 世纪以前，温标不统一且不太实用。这些工作历史地落在华伦海特等人的肩上。迁居荷兰的德国玻璃工华伦海特也在英国居住过。他经过17091714 年的研究，把冰、水、氯化铵的混合物平衡温度定为0，人体温度定为96( 如以今天我国标准体温37，则应为 986，可见他采用的体温不是今天我国的标准体温) ，其间分为96 格，每格为1。 1724 年，他又把水的沸点定为2120。但遗憾的是，他未能将冰的熔点定
14、为0，而是定为32。这就是华氏温标，其符号为tF 。这是曾长期使用且至今仍在香港和世界许多地方使用的第一种温标。他还发明了在填充水银时进行净化的方法，制成了第一种实用的水银温度计。1730 年，主要研究物理学和动物学的法国博物学家列奥缪尔制成了一种酒精温度计，他把水的冰点0oR和沸点 80oR 刻在温度计上作两个定点，再把其问分为80 格，每隔为1oR。这是其后流行了多年的第二种温标列氏温标，其符号为tR。1742 年，瑞典物理学家、天学家摄尔修斯制成的水银温度计则把水的沸点和冰的熔点分别定为0和100，其间分为 100 格，每格为 1，这是第三种得到广泛流行的实用温标摄氏温标，其符号为 t
15、或 tc 。1743 年，克里森指出上述定点不符合越热的物体温度越高的习惯，8 年以后的 1750 年，摄尔修斯接受同事斯特默尔的建议，把上述两定点的温度对调，这才成了现在的摄氏温标即百分温标。上述三种温标都是初级原始的温标，其缺点有二。一是温度值只有在两个定点是准确的其余各点都不准确；二是定义范围很窄，例如水银温度计测量范围是3887+3569。以下第四种温标克服了这些缺点。1848 年，英国物理学家汤姆逊即开尔文提出热力学温标。其符号为TK或 T，并于 1854 年指出只需选用一个固定点数值，这种温标就能确定。这个点就是“绝对零度”。然而，在实际建立热力学温度单位时，考虑到历史传统和当时的
16、技术条件，他不得不用摄尔修斯的0100的间隔作为100个新温度的间隔，即新温度精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 14 页 - - - - - - - - -的每个间隔为1 开氏度 (1oK) 与 l摄氏度 (1 ) 相当。这就是开氏温标。历史上类似而含义不尽相同的名称还有理想气体温标、热力学绝对温标等。这第四种温标的特点是：与任何物体的性质无关，不受工作物质的影响，解除了工作物质因凝固、汽化而受到的限制，仅与热量有关。1927 年，第七届国际计量大会确定它为最基本的温标。 1954 年大会又决定把273.16oK 这一水的三相点作为这一温标的唯一定点。这一温标实际包含的另一定点是不能用物质的已知性质来定义的，它是理论上推导出来的最低温度绝对零度。1967 年，第十三届国际计量大会将这种温标的单位“开氏度”(oK) 改为“开尔文” (K) ，而前述“开氏温标”及“开氏温度”
