高中物理 7.4温度和温标课件

2018/9/2
例2、一金属棒的一端与0 ℃冰接触，另一端与 100 ℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不 变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是 否为热平衡态?为什么? 解析：因金属棒一端与0 ℃冰接触，另一端与100 ℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金 属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分 布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部 总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处 的状态不是平衡态． 答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量 交换． 2018/9/2
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3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时 状态称之为平衡态．

一个物理学系统，在没有外界影响的情况下， 只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参 量会达到稳定．
热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平 衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物质运 动的一种特殊形式。
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例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需 要确定下列哪些物理量( ) BCD A．每个气体分子的运动速率 B．压强 C．体积 D．温度 解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每 个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观 状态参量．气体的压强、体积、温度分别是从力学、 几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述， 是确定气体宏观状态的三个状态参量．显然B、C、 D选项正确．
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2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 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。 3、温度 两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性 质”。我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义 为温度。
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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，它的特征就是“一切达到热平衡的 系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来 测量温度的基本原理． 若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体 B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与B的 温度相等. 系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若 温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着 热交换。
温度，它是国际单位制中七个基本物理量
之一。 (2)符号: T， (3)单位开尔文，简称开，符号为K． (4) 热力学温标与热力学温度T的关系： T＝t+273.15 K
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(5)说明 ①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位，但 不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符 号为K．在今后各种相关热力学计算中，一定要牢 记将温度单位转换为热力学温度即开尔文； ②由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化l℃与变 化l K的变化量是等同的，但物体所处状态为l℃与l K是相隔甚远的； ③一般情况下， T＝t+273 K
三、温度计与温标
1、温标：定量描述温度的方法叫做温标
温标的建立包含三个要素：
①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温
物质；
②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定量 关系作出某种规定；
③确定固定点即温度的零点和分度方法． 2018/9/2
2、热力学温度． (1) 定义：热力学温标表示的温度叫做热力学
课前思考：
杯子中盛有正在熔化的0℃的冰水混合物，若将 其移至0℃的房间，冰和水质量各怎样变化?说说其 中的道理． 思考：初中阶段学习的热传递方向是怎样的? 若两个接触物体间没有发生热传递．这两个物体 一定具有怎样的共性?
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4. 温度和温标
一、平衡态与状态参量
1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统．
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系统以外的周围物体称之为外界或环境，系 统与外界之间往往存在相互的作用．在物理学研 究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析 方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取 “整体”分析的方法．
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2、状态参量 ： 描述物质系统状态的宏观物理量 叫做状态参量．
物理学中，需要研究系统的各种性质，包括 几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等 等．为了描述系统的状态。需要用到一些物理量， 例如：用体积描述它的几何性质，用压强描述力 学性质．用温度描述热学性质等等
解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、 铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化 的原理来工作的，A、B选项是正确的．图7－ 4一l 左图中．加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一 步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大， 即铜的热膨胀系数较大，C选项正确．图7—4—1右 图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度 升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片 的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一 定是铁，外层一定是铜，D选项是错误的．
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例3、实际应用中，常用 到一种双金属温度计．它 是利用铜片与铁片铆合在 一起的双金属片的弯曲程 度随温度变化的原理制成 的，如图7—4—1所 示．已知左图中双金属片 被加热时，其弯曲程度会 增大，则下列各种相关叙 双金属温度计 图 7－ 4－ 1 述中正确的有 ( ABC) A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 C．由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由右图可知，其双金属征的内层一定为铜．外层一定为铁 2018/9/2
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二、热平衡与温度
1、热平衡：两个系统之间没有隔热材料，它们相 互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两 个系统的状态参量将会互相影响而分别改变．最后， 两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经 具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达 到了热平衡． 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．