1 第1节 温度和温标

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1、气体、固体和液体第 1 节 温度和温标基础梳理一、状态参量与平衡态1热力学系统和外界(1) 热力学系统：在热学中，把某个范围内大量分子组成的研究对象叫作一个热力学系统，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为外界。2状态参量描述系统热学性质的物理量，常用的物理量有几何参量体积V、力学参量压 强p、热学参量温度T3平衡态没有外界影响的情况下，系统内各部分的状态参量都不随时间而变化的稳定 的状态。二、热平衡与温度1 热平衡两个相互接触的热力学系统的状态参量不再变化。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. 温度表征

2、热平衡系统的“共同的热学性质”的物理量。4. 热平衡的性质一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。三、温度计与温标1. 温度计名称原理水银温度计根据水银的热膨胀的性质来测量温度气体温度计根据气体压强随温度的变化来测量温度温度的数值表示法叫作温标。(1) 摄氏温标：规定标准大气压下冰的熔点为0 C,水的沸点为100 C,把 玻璃管上0 C刻度与100 C刻度之间均匀分成100等份，每份就是1 C,这种表示温度的方法即为摄氏温标，表示的温度叫作摄氏温度。(2) 热力学温标：规定摄氏温标的一273.15 C为零值，这种表示温度的方法即为热力学温标。热力学温标表示的温度叫作热力学温度(T),单位为开尔文

3、(K)。(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t_表示,单位是摄氏度，符号为C热力学温度热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位是开尔文，为K符号换算关系T=t+273.15K自我检测a思维辨析(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 C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 C也就是升高了 10 K。()(5) 在绝对零度附近分子已停止热运动。 ()(6) 物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。 ()提示：X V V (4) V X (6)X0深度思考(1) 在一

4、个寒冷的冬天，小明同学在室外接触铁棒和木头时，感觉到铁棒明 显比木头凉，由于表示物体冷热程度的是温度，于是小明得出“铁棒比木头温度 低”的结论，你认为他的结论对吗？(2) 严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的 温度，甲、乙两同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，甲同学用线将 温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数；乙同学取一 塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待 较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数。你认为哪个同学的做 法更好？提示： (1)不对。由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡 ，故它们

5、的温 度是一样的。感觉到铁棒特别凉，是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传 递给木头的热量多，所以他的结论不对。(2) 乙同学。要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时， 再读出温度计的示数，但因隔着冰无法直接读数，把温度计取出来，显示的也不 再是原热平衡状态下的温度。挨肮1平衡态与热平衡冬*问题导引1只要温度不变，系统就处于平衡态吗？2平衡态就是热平衡吗？要点提示 1.当系统内包括温度在内的所有状态参量都不随时间变化时系统才是处于平衡态。2各自处于平衡态的两个物体温度不一定相同，它们接触后各自的状态可 能会发生变化，直到达到热平衡为止。【核心深化】1平衡态(1)热力学的平衡态

6、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，由于外界影响，系统仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。(3) 平衡态的特点：系统温度、压强、体积不发生变化。由于系统处于平衡 态时，所有的性质都不随时间变化，就能比较容易地描述这些性质，所以中学阶 段只描述平衡态的问题。2热平衡相互接触的两个系统，各自的状态参量将会相互影响而分别改变，最后，两 个系统的状态参量将不再变化

7、，我们就说两个系统达到了热平衡。一切达到热平 衡的系统都具有相同的温度，所以两个系统达到热平衡的标准是系统具有相同的 温度。3平衡态与热平衡概念的区别 (1)平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触 的系统而言的。(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化 直到温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。4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。5热平衡的意义热平衡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

8、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。特別报酔(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状态的物理量。(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。【典题例析】饥1 (多选)下列说法正确的是()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. 温度是决定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思路点拨 处理热平衡问题时， 应把握以下两点：(1) 发生热交换时

9、， 高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量；(2) 达到热平衡时， 系统一定具有相同的温度， 其他参量未必相同。解析 热平衡的系统都具有相同的状态参量温度， 故 A 错误， C 正确； 由热平衡定律， 若物体与系统 A 处于热平衡， 它同时也与系统 B 达到热平衡， 则系统A的温度便等于系统B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理, 故 B 、 D 正确。答案 BCD【针对训练】1. (多选)关于平衡态和热平衡，下列说法中不正确的有()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.

10、 处于热平衡的几个系统的压强一定相等解析：选ACD。一般来说，描述系统的状态参量不只是一个，根据平衡态的定义知所有性质都不随时间变化，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， 故 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(多选)下列有关热平衡的说法，不正确的是()A. 如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡 状态B. 热平衡定律只能研究三个系统的问题C. 如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外 界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态D. 两个处于热

11、平衡状态的系统，温度可以有微小的差别解析：选ABD。本题考查的知识是热平衡。处于热平衡状态的系统，如果 受到外界的影响， 状态参量会随之变化， 温度也会变化， 故 A 错误；热平衡定 律对多个系统也适用，故B错误；由热平衡的意义可知，C正确；温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D错误。秩允2温度与温标伫问题导引1如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？2四季变换，阴晴冷暖，我们每天都会关注天气预报，适当增减衣物。某5 0 5 012 2 3市某天的天气预报如下：今日天气多云，温度29 C19 C。天气预报中所说的温度用热力学温度表

12、示是多少呢？要点提示 1.不是。由热胀冷缩可知， 当外界温度越高时， 气体膨胀越厉害， 细管内的水柱越低。2. 302 K292 K。核心深化】1.“温度”含义的两种说法宏观角度温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是 由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出， 两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个 物理量就是温度，这样的定义更具有科学性2.温度计测量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，其温度与待测物体的温度相同。3 . 温标(1)常见的温标有摄氏温

13、标、华氏温标、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，确定温度零点和分度的方法。(3) 温度的两种数值表示法：摄氏温标和热力学温标摄氏温标热力学温标零度的规定一个标准大气压下冰的熔点-273.15 C温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号CK关系 T1+273.15 K,粗略表示：T-t+273 K 每开尔文的大小与每摄氏度的大小相等特別抄啣 热力学温度单位(开尔文)是国际单位制中七个基本单位之一。【典题例析】饥 (多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A. -136 比136 K温度

14、高B. 0 C等于 273.15 KC. 1 C就是 1 KD. 升高1 C就是升高274.15 K思路点拨熟练应用T二t +273.15 K是解决有关热力学温度与摄氏温度换 算的基础；就分度而言，1 C和1 K相当，即AT= Ato解析 热力学温度和摄氏温度是表示温度的不同方法， 它们最大的区别就 是规定的零点不同，但每一度的大小是一样的。根据T二t + 273.15 K可知-136 C 二 137. 15 K, 0 C等于 273.15 K, A、B 正确；由 AT二 At 判断 C、D 错 误。答案 AB【针对训练】3. 关于温度与温标，下列说法正确的是()A. 温度与温标是一回事，所以

15、热力学温标也称为热力学温度B. 摄氏温度与热力学温度都可以取负值C. 摄氏温度升高3 C,在热力学温标中温度升高276.15 KD. 热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等解析：选D。温标是温度数值的表示方法，所以温度与温标是不同的概念， 用热力学温标表示的温度称为热力学温度，A错误；摄氏温度可以取负值，但是 热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，B错误；摄氏温 度的每一度与热力学温度的每一度的大小相等， D 正确；摄氏温度升高 3 C， 也就是热力学温度升高了 3 K， C 错误。4. 体温计的测温原理是什么？量完体温后为什么必须甩一下？解析： 体温计利用了热平衡原理；量完体温