2-1温度和温标(原卷版).docx

第二章 气体、固体和液体
第1节 温度和温标
【核心素养目标】
物理观念
知道系统的状态参量及平衡态.
科学思维
明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系.
科学探究
了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系．
科学态度与责任
通过温度和温标知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。
知识点一　状态参量与平衡态
【情境导入】
(1)在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的坐标和速度这两个物理量．在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？
(2)一根长铁丝，一端插入100 ℃的沸水中，另一端放入0 ℃恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不再随时间变化，这种状态是否为平衡态？
【知识梳理】
1．热力学系统和外界
(1)热力学系统：由 组成的系统叫作热力学系统，简称系统．
(2)外界：系统之外与系统发生 的其他物体统称外界．
2．状态参量：在热学中，用来描述 的物理量．常用的状态参量有体积V、压强p、 等．
3．平衡态：一个热力学系统，在没有外界影响的情况下，系统内各部分的 达到的稳定状态．
【重难诠释】
1．热力学系统的状态参量
(1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围．
(2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质．
(3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度．
2．平衡态的理解
(1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同，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，表现为系统不受外界的影响，系统所有状态参量(压强、体积和温度)都不随时间变化．
(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．
【典例精析】
例1．下列说法中正确的是(　　)
A．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．处于平衡态的热力学系统，分子的热运动停止
知识点二　热平衡与温度
【情境导入】
(1)用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升．当上升到36 ℃左右时，为什么不再上升？
(2)当把它立即放入40 ℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
【知识梳理】
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 ，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 ．
3．温度：热平衡中，表征“共同的 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 ．
【重难诠释】
1．平衡态与热平衡的区别和联系

平衡态
热平衡
区别
研究对象
一个系统
两个接触的系统
判断依据
系统不受外界影响，状态参量不变
两个系统的温度相同　
联系
处于热平衡的两个系统都处于平衡态

2.热平衡定律的意义
决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低．
3．热平衡与温度
(1)对温度的理解
①宏观上，表示物体的冷热程度．
②微观上，反映分子热运动的剧烈程度．
③一切达到热平衡的物体都具有相同的温度．
(2)温度计的测温原理
若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理．
【典例精析】
例2． (多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙充分接触一段时间后分开，再将乙和丙充分接触一段时间后分开(发生了热交换)，假设只有在它们相互接触时有传热，不接触时与外界没有传热，则(　　)
A．甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B．只有乙、丙达到了平衡态，甲没有达到平衡态
C．乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D．乙、丙两物体达到了热平衡
知识点三　温度计与温标
【情境导入】
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温物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？

【知识梳理】
1．确定一个温标的方法
(1)选择一种 物质．
(2)了解测温物质用以测温的某种性质．
(3)确定温度的 和 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 为0 ℃， 为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成 等份，每份算作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 ．用符号 表示，单位是 ，符号为 .
(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝ .
【重难诠释】
1．“温度”含义的两种说法
(1)宏观角度：表示物体的冷热程度．
(2)热平衡角度：两个处于热平衡的系统存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度．
2．常见温度计及其原理
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
金属电阻温度计
根据金属的电阻随温度的变化来测量温度
气体温度计
根据气体压强随温度的变化来测量温度
热电偶温度计
根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度

3.温度计测温原理
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，其温度与待测物体相同．
【典例精析】
例3． (多选)伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则(　　)

A．该温度计的测温物质是槽中的液体
B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D．该温度计是利用测温物质的热胀冷缩的性质制造的
针对训练
一、单选题
1．关于物体的温度与分子动能的关系，正确的说法是（　　）
A．某种物体的温度是0℃，说明物体中分子的平均动能为零
B．物体温度降低时，每个分子的动能都减小
C．物体温度升高时速率小的分子数目减少，速率大的分子数目增多
D．物体的运动速度越快，则物体的温度越高
2．下列说法中正确的是（　　）
A．只要温度相同，任何物体分子的平均动能都相同
B．分子动能指的是由于分子定向运动而具有的能
C．10个分子的动能和分子势能的总和就是这10个分子的内能
D．温度高的物体中的每一个分子的运动速率一定大于温度低的物体中的每一个分子的运动速率
3．如图所示，玻璃瓶A、B中装有质量相等、温度分别为60 ℃的热水和 0 ℃的冷水，下列说法正确的是（　　）

A．温度是分子平均动能的标志，所以A瓶中水分子的平均动能比B瓶中水分子的平均动能大
B．温度越高，布朗运动越显著，所以A瓶中水分子的布朗运动比B瓶中水分子的布朗运动更显著
C．因质量相等，故A瓶中水的内能与B瓶中水的内能一样大
D．A瓶中水分子间的平均距离比B瓶中水分子间的平均距离小
4．下列说法中正确的是（　　）
A．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．处于平衡态的热力学系统，分子的热运动停止
5．一杯水含有大量的水分子，若杯中水的温度升高，则（　　）
A．水分子的平均动能增大
B．只有个别水分子的动能增大
C．所有水分子的动能都增大
D．每个水分子的动能改变量均相同
6．从微观角度分析宏观现象是学习和认识热现象的重要方法，下列关于热现象的微观本质分析正确的是（　　）
A．分子间距离增大时，分子间作用力先增大再减小
B．温度升高，物体内所有分子的动能都增大
C．布朗运动说明悬浮在液体中的固体颗粒内的分子在做无规则运动
D．温度升高，物体内分子的平均动能增大
7．关于热平衡，下列说法错误的是（　　）
A．用温度计测量温度是根据热平衡的原理
B．温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡
C．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡
D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡
8．下列关于物体内能的说法正确的是（　　）
A．同一个物体，运动时比静止时的内能大
B．一定质量的0℃的水的内能比相同质量的0℃的冰的内能大
C．静止的物体的分子平均动能为零
D．物体被举得越高，其分子势能越大
9．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 K
D．热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等
10．气体初始温度为27℃，升高了20℃。用热力学温标表示，气体初始温度为（    ）
A．27K，升高了20K B．300K，升高了20K
C．27K，升高了293K D．300K，升高了293K
二、多选题
11．下列关于温度的说法正确的是（　　）
A．水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的
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t升至2t，对应的热力学温度由T升到2T
12．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．两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别
13．如图所示，内径均匀、两端开口的“V”形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是（　　）

A．B管内水银面比槽内水银面高h
B．B管内水银面比槽内水银面高hcos
C．B管内水银面比槽内水银面高hsin
D．管内封闭气体的压强比大气压强小hcos高水银柱产生的压强
14．如图所示，用弹簧秤拉着一支薄壁玻璃试管，将它的开口向下插在水银槽中，由于管内有一部分空气，此时试管内水银面比管外水银面高h。若试管本身的重力与管壁的厚度均不计，此时弹簧秤的示数等于（　　）

A．进入试管内的H高水银柱的重力
B．外部大气与内部空气对试管底部的压力之差
C．试管内高出管外水银面的h高水银柱的重力
D．上面A、C所述的两个数值之差
15．如图所示，两端开口的U形管中，右边直管内有一部分空气被一段水银柱与外界隔开（　　）

A．若向左管口注入一些水银，h减小 B．若向左管口注入一些水银，h不变
C．若向右管口注入一些水银，不变 D．若向右管口注入一些水银，h增大