7.4温度和温标
(教师用书独具)
●课标要求
认识温度的概念．
●课标解读
1．掌握热平衡与温度的概念．
2．知道热力学温度与摄氏温度的关系．
3．了解温度计的原理．
●教学地位
本节主要学习温度的概念，让学生知道热平衡、温标、热力学温度和摄氏温度，本节内容是学习热学内容的基础.
(教师用书独具)
●新课导入建议
天气预报说某地某日气温最低零下16度，最高零上12度，这个“零上、零下”的零是怎样规定的？绝对零度的零又是怎样规定的？温度的“一度”，到底怎么表示？温度计是靠什么来表示温度高低的？
●教学流程设计
课前预习：
1.看教材；
2.填写【课前自主导学】?
步骤1：
导入新课，以天气预报，引出温度、提出问题
?
步骤2：
老师提问，检查学生预习效果，并组织讨论
?
步骤3：
师生互动完成“探究1”理解平衡态和热平衡定律
?
步骤4：
师生互动完成“探究2”掌握温度和温标
?
步骤5：
例题讲解并与学生区分热力学温度和摄氏温度
步骤7：
学生练习，完成【当堂双基达标】?
步骤6：
完成“探究3”掌握处理不准确温度计的方法技巧
?
步骤8：
课堂小结：学会总结本节知识，老师布置【课时作业】
?
状态参量与平衡态
1.基本知识
(1)热力学系统：由大量分子组成的研究对象．
(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需要的一些量．如：体积、压强、温度等．
(4)平衡态：无外界影响、状态参量稳定的状态．
2．思考判断
(1)体积、压强、温度都是描述系统热学性质的状态参量．(×)
(2)系统的状态参量永远不会达到稳定．(×)
(3)当系统处于平衡态时，系统所有的性质都不随时间变化．(×)
3．探究交流
一根长铁丝，一端插入100 ℃的沸水中，另一端放入0 ℃的恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不随时间变化，这种状态是否为平衡态？
【提示】这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响.
热平衡与温度
1.
(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)热平衡状态的特征：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．
2．思考判断
(1)热平衡的概念只适用于相互接触的系统．(×)
(2)表征热平衡达到“共同性质”的物理量是温度．(√)
(3)系统达到热平衡，其温度不一定相同．(×)
3．探究交流
两个相互接触的物体经过一定的时间一定能够达到热平衡吗？
【提示】不一定，如果一个物体的温度持续升高时，两个物体之间总存在一个温度差，
温度计与温标
1.
(1)常见温度计的测温原理
名称原理
水银温度计根据水银热胀冷缩的性质来测量温度
金属电阻温
根据金属铂的电阻随温度的变化而变化来测量温度
度计
气体温度计根据气体压强随温度的变化而变化来测量温度
热电偶温度
根据不同导体，因温差产生电动势的大小不同来测量温度
计
温标：定量描述温度的方法
①摄氏温标
一种表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0_℃，水的沸点为100_℃.在0和100之间分成100等份，每一份就是1 ℃.
②热力学温标
现代科学中常用的表示温度的方法，规定摄氏温度的－273.15 ℃为零值，它的一度等于
摄氏温度的一度．
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，单位摄氏度，符号表示为℃.
热力学温度：热力学温标表示的温度，用符号T表示，单位开尔文，符号表示为K.
换算关系：T＝t＋273.15_K.
2．思考判断
(1)摄氏温度和热力学温度都是从零开始的．(×)
(2)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273 K．(√)
(3)温度升高了10 ℃也就是升高了10 K．(√)
3．探究交流
摄氏温度和热力学温度有什么相同点和不同点？
【提示】相同点：摄氏温度表示的温度差等于热力学温度表示的温度差．
不同点：两种温度的起点不同，热力学温度从0开始，而摄氏温度可以取负值．
平衡态和热平衡的理解
【问题导思】
1．为什么说热力学平衡态是一种动态平衡？
2．两个系统达到热平衡的条件是什么？
3．怎样理解热平衡定律的物理意义？
1．平衡态的理解
(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，由于外界影响，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状态．
2．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．
1．两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；最终两个系统之间的关系是热平衡．
2．两个温度不同的物体各自可能处于平衡态．
(2013·长沙检测)关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有() 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．处于热平衡的几个系统的压强一定相等
【审题指导】(1)一个系统的温度、压强、体积等都不变化时，才是处于平衡状态．
(2)若两个系统的温度相等，则两个系统已达到热平衡．
【解析】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，可见C错误．
【答案】 B
处理平衡态的问题要注意以下三点
1．平衡态问题与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡．
2．必须要经过较长一段时间，直到系统内所有性质都不随时间变化为止．
3．系统与外界没有能量的交换．
1．(2013·镇江调研)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
【解析】热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律知，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D两项也正确。
【答案】BCD
摄氏温度和热力学温度的对比
【问题导思】
1．常用温度计测量的温度单位是什么？
2．热力学中温度的单位是什么？
3．摄氏温度和热力学温度的关系是什么？
热力学温度与摄氏温度的比较
摄氏温度热力学温度提出者瑞典天文学家摄尔西斯英国物理学家开尔文零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度－273.15 ℃温度名称摄氏温度热力学温度温度符号t T
单位名称摄氏度开尔文
单位符号℃K
关系(1)T＝t＋273.15 K，粗略表示：T＝t＋273 K
(2)ΔT＝Δt
1．摄氏温标的1 ℃的分格与绝对温标的1 K的分格是等价的，即每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小是相等的．
2．热力学温度的单位开尔文是国际单位制中七个基本单位之一．
(2013·郑州检测)关于热力学温度，下列说法中正确的是() A．－33 ℃＝240 K
B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K
C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了273 K＋t
【审题指导】热力学温度和摄氏温度的每一度是相等的，只是零度的起点不同，摄氏的零度是热力学温度的273.15 K，可以粗略认为是273 K.
【解析】由T＝273＋t可知－33 ℃＝240 K，A正确，同时B也正确．摄氏温度可
取负值，而热力学温度的零度就不可能达到，所以不能取负值，C不正确．当温度为t℃时T1＝273＋t，当温度为2t℃时，T2＝273＋2t，热力学温度升高了ΔT＝T2－T1＝t，D不正确．【答案】
AB
2．(2013·合肥高二检测)目前世界上最大的强子对撞机在法国和瑞士的边镜建成，并投入使用．加速器工作时，需要注入约1万吨液氮对电路进行冷却，冷却的最低温度可达到零下271摄氏度，请将该温度用热力学温标来表示()
A．2 K B．271 K
C．4 K D．0.1 K
【解析】由热力学温标与摄氏温标的关系式T＝t＋273 K和t＝－271 ℃得T＝2 K．故A项正确．
【答案】 A
综合解题方略——读数不准确的温度计的使用
实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20°C；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80°C.下面分别是温度计示数为41°C时对应的实验温度和实际温度为60°C时温度计的示数，其中正确的是()
A．41°C,60°C B．21°C,40°C
C．35°C,56°C D．35°C,36°C
【规范解答】此温度计每一刻度表示的实际温度为
100
80－20
°C＝
5
3°C，当它的示数为41°C时，它上升的格数为41－20＝21(格)，对应的实际温度应为21×
5
3°C＝35°C；同理，
当实际温度为60°C时，此温度计应从20开始上升格数为60
5
3
＝36(格)，它的示数应为(36＋
20)°C＝56°C.故正确答案为C.
【答案】 C
【备课资源】(教师用书独具)
人到底能耐受多高的温度
英国有两位物理学家曾做过以下试验：他们钻进了烤面包的炉子，而这时炉内干燥空气的温度竟达160 ℃，两人却安全地在炉内呆了几个小时，这可不是神话，而是千真万确的事实．那么，这究竟是什么道理呢？
原来，这两位科学家在炉内站在垫板上，不直接接触炉底，也不碰炉壁，实际上他们处在干燥的空气之中，在干燥的空气里，人能用出汗的办法调节体温，汗水蒸发时，从紧贴人体的那层空气吸热，人体周围这层空气的温度就降低了．
因此，人就能在温度比较高的环境中生活．同样是盛夏酷暑，我们往往会有这种感觉，空气干燥，即使气温高，也感觉“热得爽快”；而空气潮湿的话，由于蒸发比较困难，就感到又闷又热，十分难受了．
1．两个原来处于热平衡状态的系统，分开后，由于受外界的影响，其中一个系统的温度升高了5 K，另一个系统的温度升高了5 ℃，则下列说法正确的是() A．两个系统不再是热平衡系统了
B．两个系统此时仍是热平衡状态
C．两个系统的状态都发生了变化
D．两个系统的状态都没有发生变化
【解析】由于两个系统原来处于热平衡状态，故温度相同，升高相同的温度后，温度仍相同，故A错，B正确；由于温度发生了变化，系统的状态也发生了变化，故C项正确，D错误．故正确答案为B、C.
【答案】BC
2．热力学系统的平衡态是一种()
A．定态平衡B．动态平衡
C．分子已经不动D．分子仍做无规则运动
【解析】热平衡是一种动态平衡，是大量分子无规则运动的平均效果．
【答案】BD
3．下列关于热力学温度的说法中，正确的是()
A．－136 ℃比136 K温度高
B．0 ℃等于273.15 K
C．1 ℃就是1 K
D．升高1 ℃就是升高274.15 K
【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＝t＋273.15 K可知－136 ℃＝137.15 K,0 ℃等于273.15 K，A、B正确；由ΔT ＝Δt判断C、D错误．
【答案】AB
4．1 kg 100 ℃的沸水和10 kg 100 ℃的水蒸气温度________(填“相同”或“不同”)，二者接触________(填“有”或“无”)热交换．
【解析】两个系统温度相同，故接触时处于热平衡，无热交换．
【答案】相同无