物理选修3-3第4-温度和温标.ppt

4 4温度和温标章分子动理论2023/5/241r rF F斥斥斥斥F F引引引引F F合合合合F F当当r=r0时：时：F引引F斥斥，分子动能最大，分子动能最大，分子力分子力F分分0，分子势能最小分子势能最小2023/5/242物体的内能物体的内能1.1.定义：定义：2.2.特点：特点：3.3.大小：大小：4.4.决定内能大小的因素：决定内能大小的因素：物体中所有物体中所有分子做热运动的动能分子做热运动的动能和和分子势能分子势能的总和的总和叫做物体的内叫做物体的内能也叫做物体的热力学能能也叫做物体的热力学能任何物体都具有内能任何物体都具有内能E内内=NEk+Ep微观：微观：分子个数、分子平均动能、分子势能分子个数、分子平均动能、分子势能宏观：宏观：物质的量、温度、体积。物质的量、温度、体积。2023/5/243(1)(1)宏观含义：宏观含义：温度是反映物体的温度是反映物体的冷热程度冷热程度的物理量的物理量(2)(2)微观含义微观含义（从分子动理论的观点来看）：（从分子动理论的观点来看）：温度是分温度是分子平均动能的标志子平均动能的标志，温度越高，物体分子热运动温度越高，物体分子热运动平均平均动能动能越大越大温度温度1.1.同同一一温温度度下下，不不同同物物质质分分子子的的平平均均动动能能都都相相同同但但由由于于不不同同物物质质的的分分子子质质量量不不一一定定相相同同 ，所所以以分分子子热热运运动动的的平均速率也不一定相同平均速率也不一定相同2.2.温温度度反反映映的的是是大大量量分分子子平平均均动动能能的的大大小小，不不能能反反映映个个别别分分子子的的动动能能大大小小，同同一一温温度度下下，各各个个分分子子的的动动能能不不尽尽相同相同3.3.在在同同一一个个温温度度下下，物物体体分分子子的的速速度度绝绝大大部部分分分分布布在在某某个值附近，但总是有小部分速度很大的和速度很小的个值附近，但总是有小部分速度很大的和速度很小的2023/5/244 所所研究的对象（如一箱气体研究的对象（如一箱气体)，称为，称为系统系统.(系统之外与系统发生相互作用的其他系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为物体统称为外界外界)BA一、状态参量与平衡态一、状态参量与平衡态热力学系统：热力学系统：2023/5/2451 1、状态参量、状态参量几何性质：系统的大小、形状、体积等几何性质：系统的大小、形状、体积等力学性质：系统的压强、受力、表面张力力学性质：系统的压强、受力、表面张力热学性质：系统温度热学性质：系统温度 电磁性质：系统在电场、磁场作用下的性电磁性质：系统在电场、磁场作用下的性质，如电场强度质，如电场强度,磁感应强度等。磁感应强度等。表示表示系统某种性质系统某种性质的的物理量。物理量。一、状态参量与平衡态一、状态参量与平衡态2023/5/2462 2、气体的状态参量、气体的状态参量（1）温度）温度（2）体积）体积（3）压强）压强-热学性质热学性质-几何性质几何性质-力学性质力学性质2023/5/2473 3、平衡态、平衡态 对于一个封闭系统，在经过足够对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会长的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）达到稳定（不随时间变化）,我们说系我们说系统达到了平衡态统达到了平衡态。2023/5/2481 1、热平衡、热平衡 如果两个系统相互接触而传热如果两个系统相互接触而传热,它们的状态它们的状态参量将改变，但经过一段时间后，状态参量不参量将改变，但经过一段时间后，状态参量不再变化再变化,达到了相同的温度达到了相同的温度,我们就说两个系统达我们就说两个系统达到了到了热平衡热平衡。（两个系统达是通过热传递热达。（两个系统达是通过热传递热达到的平衡）到的平衡）甲甲甲甲T T甲甲甲甲乙乙乙乙T T乙乙乙乙只要两个系统在接触时它们只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化的状态不发生变化,就说这就说这两个系统原来就处于两个系统原来就处于热平衡热平衡二、热平衡与温度二、热平衡与温度2023/5/2492 2、热力学第零定律（热平衡定律）、热力学第零定律（热平衡定律）如果两个系统分别与第三个系统达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到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡。热平衡。若系统若系统A，C达到热平衡达到热平衡若系统若系统B，C达到热平衡达到热平衡A和和B也是处于热平衡也是处于热平衡2023/5/24101 1、温度、温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度温度温度是决定一个系统与另一个系统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是否达到热平衡状态的物理量两个系统达到热平衡时具有的共同两个系统达到热平衡时具有的共同性质是温度相同性质是温度相同三、温度与温标三、温度与温标2023/5/24112 2、温标、温标定量描述温度的方法叫温标。定量描述温度的方法叫温标。建立一种温标的三要素：建立一种温标的三要素：选择测温物质（水银选择测温物质（水银/铂铂/气体气体/热电偶）热电偶）确定测温属性（体积确定测温属性（体积/电阻电阻/压强压强/电动势）电动势）选定温度零点和分度方法选定温度零点和分度方法 温温标标种种类类：华氏温标华氏温标 摄摄氏温氏温标标 热热力学温力学温标标2023/5/2412瑞典人摄尔修斯（瑞典人摄尔修斯（A.CelsiusA.Celsius，1701170117441744）在）在17421742年首先提出的一种经验温标，年首先提出的一种经验温标，过去曾被广泛使用。过去曾被广泛使用。摄氏温标摄氏温标规定：规定：标准大气压下冰标准大气压下冰的熔点为的熔点为0 0度度,沸水为沸水为100100度度,期间分为期间分为100100等份等份2023/5/2413热力学温标热力学温标T=273.15+t (K)T=t热力学温度热力学温度T T与摄氏温度与摄氏温度t t之间的换算关系：之间的换算关系：热力学温标亦称热力学温标亦称“开尔文温标开尔文温标”、“绝对温标绝对温标”。是由。是由开尔文首先引入的。它是建立在热力学第二定律基础上开尔文首先引入的。它是建立在热力学第二定律基础上的一种和测温质无关的的一种和测温质无关的理想温标理想温标。也是最科学的温标。也是最科学的温标。宇宙温度的下限，即绝对零度，规定为热力学温标宇宙温度的下限，即绝对零度，规定为热力学温标的零点，记为的零点，记为“0 K”。水的三相点（固、液、气三。水的三相点（固、液、气三相平衡共存的唯一状态）的温度为相平衡共存的唯一状态）的温度为273.15K2023/5/2414