高中物理 第7章 第4節(jié) 溫度和溫標(biāo)課件 新人教版選修3-3.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-3,分子動(dòng)理論,第七章,第四節(jié) 溫度和溫標(biāo),第七章,四季變換，陰晴冷暖，我們每天都會(huì)關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，適當(dāng)增減衣物。某市某天的天氣預(yù)報(bào)如下：今日天氣多云，溫度29℃～19℃。 天氣預(yù)報(bào)中所說(shuō)的溫度涉及什么物理知識(shí)呢？,,狀態(tài)參量與平衡態(tài),1．熱力學(xué)系統(tǒng)和外界 (1)熱力學(xué)系統(tǒng)：在熱學(xué)中，把某個(gè)范圍內(nèi)________組成的研究對(duì)象叫作熱力學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。 (2)外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生________的其他物體統(tǒng)稱為外界。,大量分子,相互作用,2．狀態(tài)參量 描述系統(tǒng)________的物理量，常用物理量有幾何參量________、力學(xué)參量________、熱學(xué)參量________。 3．平衡態(tài) 沒(méi)有外界影響的情況下系統(tǒng)所有性質(zhì)都不隨時(shí)間__________________的狀態(tài)。,熱學(xué)性質(zhì),體積V,壓強(qiáng)p,溫度T,而變化的穩(wěn)定,熱平衡與溫度,1．熱平衡 兩個(gè)相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量________。 2．熱平衡定律 如果兩個(gè)系統(tǒng)與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到________，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于________。 3．溫度 表征熱平衡系統(tǒng)的“________”的物理量。 4．熱平衡的性質(zhì) 一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的________。,不再變化,熱平衡,熱平衡,共同性質(zhì),溫度,1．溫度計(jì) 溫度計(jì)是________的工具。 家庭和物理實(shí)驗(yàn)室常用溫度計(jì)是利用水銀、酒精、煤油等液體的________原理制成的。,溫度計(jì)與溫標(biāo),測(cè)量溫度,熱膨脹,2．溫標(biāo) 溫度的數(shù)值表示法叫做溫標(biāo)。 (1)攝氏溫標(biāo)：規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下___________的溫度為0℃，________的溫度為100℃，在0和100之間分成100等份，每一等份就是1℃，這種表示溫度的方法即為攝氏溫標(biāo)，表示的溫度叫做________。 (2)熱力學(xué)溫標(biāo)：規(guī)定攝氏溫標(biāo)的________℃為零值，這種表示溫度的方法即為熱力學(xué)溫標(biāo)。表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度(T)，單位為開爾文(K)。,冰水混合物,沸水,攝氏溫度,－273.15,(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度,t,攝氏度,T,開爾文,t＋273.15K,一、平衡態(tài)與熱平衡 1．平衡態(tài)的理解 (1)熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，只是分子運(yùn)動(dòng)的平均效果不隨時(shí)間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。 (2)平衡態(tài)是一種理想情況，因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，由外界影響，仍可能發(fā)生偏離平衡狀態(tài)的微小變化。,(3)兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會(huì)發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)作用的系統(tǒng)。因此可以說(shuō)，只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說(shuō)這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)是處于熱平衡的。 (4)平衡態(tài)不是熱平衡：平衡態(tài)是對(duì)某一系統(tǒng)而言的，是系統(tǒng)的狀態(tài)，熱平衡是對(duì)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)之間的關(guān)系而言的。分別處于平衡態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)在相互接觸時(shí)，它們的狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化，直到溫度相同時(shí)，兩個(gè)系統(tǒng)便達(dá)到了熱平衡。達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。,2．熱平衡定律的意義 熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律，為溫度的測(cè)量提供了理論依據(jù)。因?yàn)榛闊崞胶獾奈矬w具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時(shí)，不需要將各個(gè)物體直接接觸，只需將作為標(biāo)準(zhǔn)物體的溫度計(jì)分別與各物體接觸，即可比較溫度的高低。,特別提醒： (1)兩個(gè)溫度不同的物體相互接觸時(shí)，這兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)；最終兩個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系是熱平衡。 (2)兩個(gè)溫度不同的物體，各自可能處于平衡態(tài)。,2015年又是一個(gè)寒冷的冬天，人在室外拿鐵棒和木頭時(shí)，感覺(jué)到鐵棒明顯比木頭涼，由于表示物體冷熱程度的是溫度，于是有人得出當(dāng)時(shí)“鐵棒比木頭溫度低”的結(jié)論，你認(rèn)為他的結(jié)論對(duì)嗎？ 答案：不對(duì)。由于鐵棒和木頭都與周圍的環(huán)境達(dá)到熱平衡，故它們的溫度是一樣的。感覺(jué)到鐵棒特別涼，是因?yàn)槿嗽趩挝粫r(shí)間內(nèi)傳遞給鐵棒的熱量比傳遞給木頭的熱量多，所以他的結(jié)論不對(duì)。,二、溫度與溫標(biāo) 1．“溫度”含義的兩種說(shuō)法,2.溫度計(jì)測(cè)量原理 一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。溫度計(jì)與待測(cè)物體接觸，達(dá)到熱平衡，其溫度與待測(cè)物體的溫度相同。 3．溫標(biāo) (1)常見(jiàn)的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)。 (2)溫標(biāo)要素：第一選擇某種具有測(cè)溫屬性的測(cè)溫物質(zhì)；第二了解測(cè)溫物質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系；第三確定溫度零點(diǎn)和分度的方法。,(3)溫度的兩種數(shù)值表示法：攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo),特別提醒： (1)溫度計(jì)的熱容量必須很小，與待測(cè)物體接觸時(shí)，幾乎不改變待測(cè)物體狀態(tài)。 (2)熱力學(xué)溫度單位(開爾文)是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。,體溫計(jì)的測(cè)溫原理是什么？量完體溫后為什么必須甩一下？ 答案：體溫計(jì)利用了熱平衡原理；量完體溫后，水銀不能自動(dòng)回到液泡，必須用力甩回去。,下列說(shuō)法正確的是( ) A．兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們一定具有相同的熱量 B．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)也必定處于熱平衡 C．溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的惟一物理量 D．熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理,對(duì)熱平衡，熱平衡定律的理解,解析：熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；由熱平衡定律，若物體與A處于熱平衡，它同時(shí)也與B達(dá)到熱平衡，則A的溫度便等于B的溫度，這也是溫度計(jì)用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理，故B、D項(xiàng)也正確。 答案：BCD 點(diǎn)評(píng)：處理熱平衡問(wèn)題時(shí)，應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)發(fā)生熱交換時(shí)，高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量； (2)達(dá)到熱平衡時(shí)，系統(tǒng)一定具有相同的溫度，其他參量未必相同。,關(guān)于熱平衡的下列說(shuō)法中正確的是( ) A．系統(tǒng)甲與系統(tǒng)乙達(dá)到熱平衡就是它們的溫度達(dá)到相同數(shù)值 B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下冰水混合物與0℃的水未達(dá)到熱平衡 C．量體溫時(shí)，溫度計(jì)須和身體接觸5－10分鐘是為了讓溫度計(jì)跟身體達(dá)到熱平衡 D．冷熱程度相同的兩系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài) 答案：ACD 解析：達(dá)到熱平衡時(shí)溫度相同，或者說(shuō)溫度相同時(shí)就表明兩系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡故B錯(cuò)，應(yīng)選A、C、D。,下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說(shuō)法中，正確的是( ) A．熱力學(xué)溫度的零值等于－273.15℃ B．熱力學(xué)溫度的1K的大小和攝氏溫度的1℃的大小是相等的 C．絕對(duì)零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到 D．1℃就是1K,溫度與溫標(biāo),解析：由熱力學(xué)溫度(T)與攝氏溫度(t)的關(guān)系T＝t＋273.15K可知A、B正確。另外，絕對(duì)零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)不可能達(dá)到。 答案：ABC 點(diǎn)評(píng)：雖然熱力學(xué)溫度的1K的大小和攝氏溫度的1℃的大小是相等的，但不能說(shuō)1℃就是1K。,(青州市實(shí)驗(yàn)中學(xué)2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說(shuō)法中，正確的是( ) A．－136℃比136K溫度高 B．0℃等于273.15K C．1℃就是1K D．升高1℃就是升高274.15K 答案：AB,解析：熱力學(xué)溫度和攝氏溫度是表示溫度的不同方法，它們最大的區(qū)別就是規(guī)定的零點(diǎn)不同，但每一度的大小是一樣的。 根據(jù)T＝t＋273.15K可知－136℃＝137.15K,0℃等于273.15K，A、B正確；由ΔT＝Δt判斷C、D錯(cuò)誤。,實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)。它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的。如圖所示。已知甲圖中雙金屬片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則下列各種相關(guān)敘述中正確的有( ),溫度計(jì)的原理與應(yīng)用,,A．該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬 B．雙金屬溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來(lái)工作的 C．由甲圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù) D．由乙圖可知，其雙金屬片的內(nèi)層一定為銅，外層一定為鐵,解析： 銅的熱膨脹系數(shù)比鐵的熱膨脹系數(shù)大，溫度升高時(shí)，雙金屬片的彎曲程度在增大，指針按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。雙金屬溫度計(jì)是利用熱膨脹系數(shù)不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片，其彎曲程度隨溫度變化的原理來(lái)工作的，A、B正確；如甲圖所示，加熱時(shí)，雙金屬片彎曲程度增大，即進(jìn)一步向上彎曲，說(shuō)明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C正確；如乙圖所示，溫度計(jì)示數(shù)是順時(shí)針?lè)较蛟龃螅f(shuō)明當(dāng)溫度升高時(shí)，溫度計(jì)指針按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，故可以推知雙金屬片的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，D錯(cuò)誤。 答案：ABC,細(xì)心觀察可以發(fā)現(xiàn)，常見(jiàn)液體溫度計(jì)的下部的玻璃泡較大，壁也比較薄，上部的管均勻而且很細(xì)，想一想，溫度計(jì)為什么要做成這樣呢？ 解析：這樣做的目的是為了使測(cè)量更準(zhǔn)確、更方便。下部較大而上部很細(xì)，這樣下部?jī)?chǔ)存的液體就比較多，當(dāng)液體膨脹或收縮不大時(shí)，在細(xì)管中的液面就可能有較大的變化，可以使測(cè)量更精確；下部的壁很薄，可以使玻璃泡內(nèi)的測(cè)溫物質(zhì)的溫度較快地與待測(cè)物質(zhì)的溫度一致；細(xì)管的粗細(xì)是均勻的，是為了使刻度均勻，便于讀數(shù)。,易錯(cuò)點(diǎn)：對(duì)熱平衡概念理解不透導(dǎo)致錯(cuò)誤 案例：有關(guān)熱平衡的說(shuō)法正確的是( ) A．如果兩個(gè)系統(tǒng)在某時(shí)刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個(gè)系統(tǒng)永遠(yuǎn)處于熱平衡狀態(tài) B．熱平衡定律只能研究三個(gè)系統(tǒng)的問(wèn)題 C．如果兩個(gè)系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個(gè)系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個(gè)系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài) D．兩個(gè)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，溫度可以有微小的差別,易錯(cuò)分析：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因具體分析如下：,正確解答：處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，如果受到外界的影響，狀態(tài)參量會(huì)隨之變化，溫度也會(huì)變化，A錯(cuò)誤；熱平衡定律對(duì)多個(gè)系統(tǒng)也適用，B錯(cuò)誤；由熱平衡的定義可知，系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)，C正確，一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度，D錯(cuò)誤。 正確答案：C,