高中物理第七章分子动理论第4节温度和温标课件新人教版选修3-.ppt

第七章分子动理论分子动理论第四节温度和温标第四节温度和温标【素养目标定位素养目标定位】明确明确热热平衡与温度的概念平衡与温度的概念理解理解热热力学温度与力学温度与摄摄氏温度的关系氏温度的关系了解温度了解温度计计的原理的原理【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈知识点知识点 11热力学系统和外界热力学系统和外界(1)热热力力学学系系统统：在在热热学学中中，把把某某个个范范围围内内_组组成成的的研研究究对对象象叫叫作热力学系统，简称系统。作热力学系统，简称系统。(2)外界：系统之外与系统发生外界：系统之外与系统发生_的其他物体统称为外界。的其他物体统称为外界。2状态参量状态参量描描述述系系统统_的的物物理理量量，常常用用物物理理量量有有几几何何参参量量_、力力学学参量参量_、热学参量、热学参量_。3平衡态平衡态没有外界影响的情况下系统所有性质都不随时间没有外界影响的情况下系统所有性质都不随时间_的状态。的状态。状态参量与平衡态状态参量与平衡态大量分子大量分子 相互作用相互作用 热学性质热学性质 体积体积V 压强压强p 温度温度T 而变化的稳定而变化的稳定 知识点知识点 21热平衡热平衡两个相互接触的热力学系统的状态参量两个相互接触的热力学系统的状态参量_。2热平衡定律热平衡定律如如果果两两个个系系统统与与第第三三个个系系统统达达到到_，那那么么这这两两个个系系统统彼彼此此之之间间也也必定处于必定处于_。3温度温度表征热平衡系统的表征热平衡系统的“_”的物理量。的物理量。4热平衡的性质热平衡的性质一切达到热平衡的系统都具有相同的一切达到热平衡的系统都具有相同的_。热平衡与温度热平衡与温度不再变化不再变化 热平衡热平衡 热平衡热平衡 共同性质共同性质 温度温度 知识点知识点 31温度计温度计温度计与温标温度计与温标名称名称原理原理水水银银温度温度计计根据水根据水银银的的_的性的性质质来来测测量温度量温度金属金属电电阻温度阻温度计计根据金属的根据金属的_随温度的随温度的变变化来化来测测量温度量温度气体温度气体温度计计根据气体根据气体_随温度的随温度的变变化来化来测测量温度量温度热电热电偶温度偶温度计计根据不同根据不同导导体因体因_产产生生电动势电动势的大小来的大小来测测量温量温度度热膨胀热膨胀 电阻电阻 压强压强 温差温差 2.温标温标温度的数值表示法叫作温标。温度的数值表示法叫作温标。(1)摄摄氏氏温温标标：规规定定标标准准大大气气压压下下_的的温温度度为为0，_的的温温度度为为100，在在0和和100之之间间分分成成100等等份份，每每一一等等份份就就是是1，这这种种表表示示温温度度的的方法即为摄氏温标，表示的温度叫作方法即为摄氏温标，表示的温度叫作_。(2)热热力力学学温温标标：规规定定摄摄氏氏温温标标的的_ 为为零零值值，这这种种表表示示温温度度的的方法即为热力学温标。表示的温度叫作热力学温度方法即为热力学温标。表示的温度叫作热力学温度(T)，单位为开尔文，单位为开尔文(K)。冰水混合物冰水混合物 沸水沸水 摄氏温度摄氏温度 273.15(3)摄氏温度与热力学温度摄氏温度与热力学温度摄摄氏温度氏温度摄摄氏温氏温标标表示的温度，用符号表示的温度，用符号_表示，表示，单单位是位是_，符号，符号为为 热热力学温度力学温度热热力学温力学温标标表示的温度，用符号表示的温度，用符号_表示，表示，单单位位是是_，符号，符号为为 K换换算关系算关系T_t 摄氏度摄氏度 T 开尔文开尔文 t273.15 K 判一判判一判(1)温度可以从高温物体传递到低温物体。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。处于热平衡的几个系统的温度一定相等。()(3)0 的温度可以用热力学温度粗略表示为的温度可以用热力学温度粗略表示为273 K。()(4)温度升高了温度升高了10 也就是升高了也就是升高了10 K。()(5)在绝对零度附近分子已停止热运动。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。物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。()辨析思考辨析思考选一选选一选(多选多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A热力学温度的零度是热力学温度的零度是273.15，叫绝对零度，叫绝对零度B热力学温度的每一开的大小和摄氏温度的每一度的大小是相同的热力学温度的每一开的大小和摄氏温度的每一度的大小是相同的C绝对零度是低温的极限，永远达不到绝对零度是低温的极限，永远达不到D1 就是就是1 K解解析析：热热力力学学温温度度的的零零度度也也叫叫绝绝对对零零度度，是是273.15，绝绝对对零零度度只只能能无无限限接接近近，不不能能达达到到；热热力力学学温温度度的的每每一一开开的的大大小小和和摄摄氏氏温温度度每每一一度度的的大大小小是是相相等的，但不能说等的，但不能说1 就是就是1 K，它们的物理意义是不同的，故选，它们的物理意义是不同的，故选ABC。ABC 想一想想一想体温计的测温原理是什么？量完体温后为什么必须甩一下？体温计的测温原理是什么？量完体温后为什么必须甩一下？答答案案：体体温温计计利利用用了了热热平平衡衡原原理理；量量完完体体温温后后，水水银银不不能能自自动动回回到到液液泡泡，必须用力甩回去。必须用力甩回去。课内互动探究课内互动探究平衡态与热平衡平衡态与热平衡探究探究 一一 思考讨论思考讨论 1如图，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？如图，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？提示：提示：处于平衡态。处于平衡态。归纳总结归纳总结1平衡态平衡态(1)热热力力学学的的平平衡衡态态是是一一种种动动态态平平衡衡，组组成成系系统统的的分分子子仍仍在在不不停停地地做做无无规规则则运运动动，只只是是分分子子运运动动的的平平均均效效果果不不随随时时间间变变化化，表表现现为为系系统统的的宏宏观观性性质质不不随随时时间间变变化化，而而力力学学中中的的平平衡衡态态是是指指物物体体的的运运动动状状态态处处于于静静止止或或匀匀速速直直线线运运动动的的状状态。态。(2)平平衡衡态态是是一一种种理理想想情情况况，因因为为任任何何系系统统完完全全不不受受外外界界影影响响是是不不可可能能的的。系统处于平衡态时，由外界影响，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。系统处于平衡态时，由外界影响，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。(3)平平衡衡态态的的特特点点：系系统统温温度度、压压强强、体体积积不不发发生生变变化化。由由于于系系统统处处于于平平衡衡态态时时，所所有有的的性性质质都都不不随随时时间间变变化化，就就能能比比较较容容易易地地描描述述这这些些性性质质，所所以以中中学学阶段只描述平衡态的问题。阶段只描述平衡态的问题。2热平衡热平衡相相互互接接触触的的两两个个系系统统，各各自自的的状状态态参参量量将将会会相相互互影影响响而而分分别别改改变变，最最后后，两两个个系系统统的的状状态态参参量量将将不不再再变变化化，我我们们就就说说两两个个系系统统达达到到了了热热平平衡衡，一一切切达达到到热热平平衡衡的的系系统统都都具具有有相相同同的的温温度度，所所以以两两个个系系统统达达到到热热平平衡衡的的标标准准是是系系统统具具有有相同的温度。相同的温度。3平衡态与热平衡概念的区别平衡态与热平衡概念的区别(1)平平衡衡态态不不是是热热平平衡衡，平平衡衡态态是是对对某某一一系系统统而而言言的的，热热平平衡衡是是对对两两个个接接触触的系统而言的。的系统而言的。(2)分分别别处处于于平平衡衡态态的的两两个个系系统统在在相相互互接接触触时时，它它们们的的状状态态可可能能会会发发生生变变化化，直直到到温温度度相相同同时时，两两系系统统便便达达到到了了热热平平衡衡。达达到到热热平平衡衡的的两两个个系系统统都都处处于于平平衡衡态。态。4热平衡定律热平衡定律如如果果两两个个系系统统分分别别与与第第三三个个系系统统达达到到热热平平衡衡，那那么么这这两两个个系系统统彼彼此此之之间间也也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。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的意义热热平平衡衡定定律律为为温温度度的的测测量量提提供供了了理理论论依依据据。因因为为互互为为热热平平衡衡的的物物体体具具有有相相同同的的温温度度，所所以以比比较较各各物物体体温温度度时时，不不需需要要将将各各个个物物体体直直接接接接触触，只只需需将将作作为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。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。特别提醒特别提醒(1)热热平平衡衡的的特特征征方方面面：温温度度是是决决定定一一个个系系统统与与另另一一个个系系统统是是否否达达到到热热平平衡衡状态的物理量。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。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。典例典例 1典例剖析典例剖析(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量B如如果果两两个个系系统统分分别别与与第第三三个个系系统统达达到到热热平平衡衡，那那么么这这两两个个系系统统也也必必定定处处于热平衡于热平衡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热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理BCD 解题指导：解题指导：处理热平衡问题时，应把握以下两点：处理热平衡问题时，应把握以下两点：(1)发生热交换时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量；发生热交换时，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。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。解解析析：热热平平衡衡的的系系统统都都具具有有相相同同的的状状态态参参量量温温度度，故故A项项错错误误，C项项正正确确；由由热热平平衡衡定定律律，若若物物体体与与A处处于于热热平平衡衡，它它同同时时也也与与B达达到到热热平平衡衡，则则A的的温温度度便便等于等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确。项也正确。对点训练对点训练1(多选多选)下列状态处于热平衡态的是下列状态处于热平衡态的是()A将一金属块放在沸水中加热足够长的时间将一金属块放在沸水中加热足够长的时间B冰水混合物处在冰水混合物处在0 环境中环境中C一一个个装装有有气气体体的的密密闭闭绝绝热热容容器器匀匀速速运运动动，容容器器突突然然停停止止运运动动，容容器器内内的的气体气体D开空调开空调2分钟内教室内的气体分钟内教室内的气体AB 解解析析：系系统统处处于于热热平平衡衡态态时时，其其状状态态参参量量稳稳定定不不变变，金金属属块块放放在在沸沸水水中中加加热热足足够够长长的的时时间间，冰冰水水混混合合物物在在0 环环境境中中，其其温温度度、压压强强、体体积积都都不不再再变变化化，是是平平衡衡态态，故故A、B对对；一一个个装装有有气气体体的的密密闭闭绝绝热热容容器器匀匀速速运运动动突突然然停停止止时时，容容器器内内气气体体的的温温度度升升高高，压压强强变变大大，故故其其不不是是平平衡衡态态，C错错；开开空空调调2分分钟钟内内教教室室内的气体，温度、体积均要变化，故其不是平衡态，内的气体，温度、体积均要变化，故其不是平衡态，D错。错。温度与温标温度与温标探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2四四季季变变换换，阴阴晴晴冷冷暖暖，我我们们每每天天都都会会关关注注天天气气预预报报，适适当当增增减减衣衣物物。某某市市某某天天的的天天气气预预报报如如下下：今今日日天气多云，温度天气多云，温度29 19。天天气气预预报报中中所所说说的的温温度度用用热热力力学学温温度度表表示示是是多多少少呢？呢？提示：提示：302 K292 K归纳总结归纳总结1“温度温度”含义的两种说法含义的两种说法宏宏观观角度角度温度表示物体的冷温度表示物体的冷热热程度，程度，这样这样的定的定义带义带有主有主观观性，因性，因为为冷冷热热是由人是由人体的感体的感觉觉器官比器官比较较得到的，往往是不准确的得到的，往往是不准确的热热平衡平衡角度角度温度的温度的严严格定格定义义是建立在是建立在热热平衡定律基平衡定律基础础上的。上的。热热平衡定律指出，两平衡定律指出，两个系个系统统相互相互处处于于热热平衡平衡时时，存在一个数，存在一个数值值相等的物理量，相等的物理量，这这个物理量个物理量就是温度，就是温度，这样这样的定的定义义更具有科学性更具有科学性2.温度计测量原理温度计测量原理一一切切互互为为热热平平衡衡的的系系统统都都具具有有相相同同的的温温度度。温温度度计计与与待待测测物物体体接接触触，达达到到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。热平衡，其温度与待测物体的温度相同。3温标温标(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。(2)温温标标要要素素：第第一一，选选择择某某种种具具有有测测温温属属性性的的测测温温物物质质；第第二二，了了解解测测温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。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温度的两种数值表示法：摄氏温标和热力学温标摄摄氏温氏温标标热热力学温力学温标标提出者提出者摄摄氏氏萨萨斯和施勒默斯和施勒默尔尔英国物理学家开英国物理学家开尔尔文文零度的零度的规规定定一个一个标标准大气准大气压压下冰水混合物的温度下冰水混合物的温度273.15 温度名称温度名称摄摄氏温度氏温度热热力学温度力学温度温度符号温度符号tT单单位名称位名称摄摄氏度氏度开开尔尔文文单单位符号位符号 K关系关系(1)Tt273.15 K，粗略表示：，粗略表示：Tt273 K(2)每一开每一开尔尔文的大小与每一文的大小与每一摄摄氏度的大小相等氏度的大小相等特别提醒特别提醒(1)温温度度计计的的热热容容量量必必须须很很小小，与与待待测测物物体体接接触触时时，几几乎乎不不改改变变待待测测物物体体状状态。态。(2)热力学温度单位热力学温度单位(开尔文开尔文)是国际单位制中七个基本单位之一。是国际单位制中七个基本单位之一。典例剖析典例剖析(多选多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A136 比比136 K温度高温度高B0 等于等于273.15 KC1 就是就是1 KD升高升高1 就是升高就是升高273.15 K解解题题指指导导：熟熟练练应应用用Tt273.15 K是是解解决决有有关关热热力力学学温温度度与与摄摄氏氏温温度度换换算算的基础；就分度而言，的基础；就分度而言，1 和和1 K相当，即相当，即Tt。典例典例 2AB 解解析析：热热力力学学温温度度和和摄摄氏氏温温度度是是表表示示温温度度的的不不同同方方法法，它它们们最最大大的的区区别别就就是是规规定定的的零零点点不不同同，但但每每一一度度的的大大小小是是一一样样的的。根根据据Tt273.15 K可可知知136 137.15 K，0 等于等于273.15 K，A、B正确；由正确；由Tt判断判断C、D错误。错误。对点训练对点训练2(2020湖北省部分重点高中高二下学期期中湖北省部分重点高中高二下学期期中)下列说法中正确的有下列说法中正确的有()A物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关B温度升高了温度升高了1 就是升高了就是升高了1 KC摄氏温度与热力学温度都可以取负值摄氏温度与热力学温度都可以取负值D33 与与240.15 K表示不同的温度表示不同的温度解解析析：同同一一温温度度，在在不不同同的的温温标标下下，数数值值不不同同，故故A错错误误；热热力力学学温温度度T与与摄摄氏氏温温度度t的的关关系系是是T273.15t可可知知：摄摄氏氏温温度度变变化化1，热热力力学学温温度度变变化化1 K，故故B正正确确；热热力力学学温温度度只只能能在在零零度度以以上上，故故C错错误误；D热热力力学学温温度度T与与摄摄氏氏温温度度t的关系是的关系是T273.15t当当t33 时，时，T240.15 K，故，故D错误。错误。B 核心素养提升核心素养提升1温度计测温原理温度计测温原理一一切切互互为为热热平平衡衡的的系系统统都都具具有有相相同同的的温温度度。温温度度计计与与待待测测物物体体接接触触，达达到到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。热平衡，其温度与待测物体的温度相同。2几种常见温度计的测温原理几种常见温度计的测温原理(1)水银温度计是根据液体热胀冷缩的性质来测量温度的。水银温度计是根据液体热胀冷缩的性质来测量温度的。(2)金属电阻温度计是利用金属的电阻与温度的关系来测量温度的。金属电阻温度计是利用金属的电阻与温度的关系来测量温度的。(3)气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的。气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的。(4)电偶温度计是根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度的。电偶温度计是根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度的。温度计的使用温度计的使用小小丽丽测测量量烧烧杯杯中中热热水水的的温温度度时时，将将热热水水倒倒入入另另一一烧烧杯杯中中很很少少一一部部分分，然然后后象象图图中中那那样样去去测测量量和和读读数数，她她这这样样做做被被小小宁宁发发现现了了，小小宁宁指指出出她她的的错错误如下。你认为小宁找错的是误如下。你认为小宁找错的是()A不应倒入另一个烧杯中，这会使温度降低不应倒入另一个烧杯中，这会使温度降低B水倒的太少，温度计玻璃泡不能完全浸没水倒的太少，温度计玻璃泡不能完全浸没C读数时，视线应该与刻度线相平，而不应斜视读数时，视线应该与刻度线相平，而不应斜视D应该将温度计取出读数，而不应该放在水里读应该将温度计取出读数，而不应该放在水里读案案 例例D 解解析析：题题中中将将少少量量水水倒倒入入另另一一烧烧杯杯，测测量量有有两两处处错错误误：其其一一，少少量量水水不不能能完完全全浸浸没没温温度度计计玻玻璃璃泡泡，达达热热平平衡衡时时测测量量的的不不是是水水的的温温度度；其其二二，少少量量水水倒倒入入另另一一烧烧杯杯，这这少少量量水水与与另另一一烧烧杯杯又又达达到到一一个个热热平平衡衡，温温度度已已改改变变，再再用用温温度度计计测测量量时时，测测出出的的是是这这个个热热平平衡衡状状态态的的温温度度，而而不不是是待待测测水水的的温温度度了了。所所以以小小宁宁A、B找找对对了了。题题中中C项项读读数数小小宁宁找找得得对对，但但小小宁宁在在D选选项项中中要要把把温温度度计计取取出出来来读读数数就就不不对对了了，当当把把温温度度计计取取出出时时，在在空空气气中中它它与与空空气气间间存存在在温温度度差差，有有热热交交换换会会失去原来的热平衡，示数变化。失去原来的热平衡，示数变化。谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/2 周二35