2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 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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第4節(jié)溫度和溫標(biāo),[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．知道系統(tǒng)、系統(tǒng)的狀態(tài)參量及平衡態(tài)。2．知道熱平衡定律及兩個(gè)達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)的溫度的關(guān)系。3．掌握熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系，知道什么是溫標(biāo)，了解不同溫度計(jì)的不同測(cè)溫原理。會(huì)使用常用溫度計(jì)。,一、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。2．狀態(tài)參量：描述系統(tǒng)熱學(xué)性質(zhì)的物理量，在熱學(xué)中常用的狀態(tài)參量有體積V、_______、________等。,大量分子,相互作用,壓強(qiáng)p,溫度T,3．平衡態(tài)：在沒(méi)有外界影響的情況下，系統(tǒng)_________都不隨時(shí)間而變化的穩(wěn)定狀態(tài)。自主思考——想一想1．一根長(zhǎng)鐵絲，一端插入100℃的沸水中，另一端放入0℃恒溫源中，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，溫度隨鐵絲有一定的分布，而且不再隨時(shí)間變化，這種狀態(tài)是否為平衡態(tài)？答案這種狀態(tài)不是平衡態(tài)，只是一種穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)榇嬖谕庠谝蛩氐挠绊憽?所有性質(zhì),二、熱平衡與溫度1．熱平衡：如果兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸而傳熱，它們的狀態(tài)參量將改變。但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，狀態(tài)參量就不再_____了，即這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。2．熱平衡定律：如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(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：處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一“共同熱學(xué)性質(zhì)”，即_____。這就是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量和比較溫度高低的基本原理。4．熱平衡的性質(zhì)：一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。,變化,熱平衡,熱平衡,溫度,自主思考——想一想2．“平衡態(tài)”就是“熱平衡”嗎？答案不是。“平衡態(tài)”指的是一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)，“熱平衡”指的是兩個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系，二者的本質(zhì)不同。,三、溫度計(jì)與溫標(biāo)1．溫度計(jì),熱膨脹,電阻,壓強(qiáng),溫差,2.溫標(biāo)：定量描述_____的方法。(1)攝氏溫標(biāo)：一種常用的表示溫度的方法，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為_(kāi)___，水的沸點(diǎn)為_(kāi)_____。在0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成____等份，每份算作1℃。(2)熱力學(xué)溫標(biāo)：現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法，熱力學(xué)溫標(biāo)也叫“絕對(duì)溫標(biāo)”。,溫度,0℃,100℃,100,(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度,攝氏度,t,T,開(kāi)爾文(開(kāi)),t＋273.15K,自主思考——判一判(1)27℃的溫度可以用熱力學(xué)溫度粗略地表示為300K。()(2)攝氏溫度和熱力學(xué)溫度都是從零開(kāi)始的。()(3)溫度升高20℃也就是升高了20K。()(4)熱力學(xué)溫度是國(guó)際單位制中基本物理量之一。(),√,,√,√,如圖7－4－1，將雞蛋放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎？提示雞蛋放在沸水中加熱足夠長(zhǎng)的時(shí)間其溫度、壓強(qiáng)、體積都不再變化，是平衡狀態(tài)。,圖7－4－1,考點(diǎn)一平衡態(tài)與熱平衡1．對(duì)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)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)，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化。,(3)兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡后再把它們分開(kāi)，如果分開(kāi)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。2．對(duì)熱平衡的理解(1)相互接觸的兩個(gè)系統(tǒng)，各自的狀態(tài)參量將會(huì)相互影響而分別改變，最后，兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量將不再變化，我們就說(shuō)兩系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。,(2)一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度，所以兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的標(biāo)準(zhǔn)是系統(tǒng)具有相同的溫度。(3)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)彼此之間也必定處于熱平衡。3．平衡態(tài)與熱平衡概念的區(qū)別(1)平衡態(tài)不是熱平衡，平衡態(tài)是對(duì)某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是對(duì)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)而言的。(2)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)。,1．如果一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，那么這個(gè)系統(tǒng)各處的A．溫度、壓強(qiáng)、體積都必須達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)不再變化B．溫度一定達(dá)到了某一穩(wěn)定值，但壓強(qiáng)和體積仍是可以變化的C．溫度一定達(dá)到了某一穩(wěn)定值，并且分子不再運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了“凝固”狀態(tài)D．溫度、壓強(qiáng)穩(wěn)定，但體積仍可變化,解析如果一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量如溫度、壓強(qiáng)和體積等不再隨時(shí)間發(fā)生變化。溫度達(dá)到穩(wěn)定值，分子仍然是運(yùn)動(dòng)的，不可能達(dá)到所謂的“凝固”狀態(tài)。答案A,2．(多選)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)的唯一物理量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,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,考點(diǎn)二溫度計(jì)與溫標(biāo)1．“溫度”含義的兩種說(shuō)法(1)溫度表示物體的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因?yàn)槔錈崾怯扇梭w的感覺(jué)器官比較得到的，往往是不準(zhǔn)確的。(2)溫度的嚴(yán)格定義是建立在熱平衡定律基礎(chǔ)上的。熱平衡定律指出，兩個(gè)物體相互處于熱平衡時(shí)，存在一個(gè)數(shù)值相等的態(tài)函數(shù)，這個(gè)態(tài)函數(shù)就是溫度，這樣的定義更具有科學(xué)性。,2．對(duì)溫標(biāo)的理解(1)溫標(biāo)：如果要定量地描述“溫度”，就必須有一套方法，這套方法就是溫標(biāo)。(2)攝氏溫標(biāo)。規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度為0℃，沸水的溫度為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就是攝氏溫標(biāo)，表示的溫度叫作攝氏溫度(t)。,(3)熱力學(xué)溫標(biāo)。1848年，開(kāi)爾文建立了熱力學(xué)溫標(biāo)，它不依賴于測(cè)溫物體的具體性質(zhì)。規(guī)定攝氏溫度的－273.15℃為零值，它的1度也等于攝氏溫度的1度，這種表示溫度的方法就是開(kāi)爾文溫標(biāo)，也叫熱力學(xué)溫標(biāo)。表示的溫度叫熱力學(xué)溫度(T)，單位為開(kāi)爾文，簡(jiǎn)稱開(kāi)(K)。熱力學(xué)溫標(biāo)的零度(0K)是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到。它是國(guó)際單位制的七個(gè)基本物理量之一。1960年，國(guó)際計(jì)量大會(huì)確定了攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：攝氏溫標(biāo)由熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出，攝氏溫標(biāo)所確定的溫度用t表示，它與熱力學(xué)溫度T的關(guān)系是T＝t＋273.15K。,(4)溫度的兩種數(shù)值表示法：攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)。,[例題](多選)下列有關(guān)溫度的說(shuō)法正確的是A．用攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度是兩種不同的表示方法B．用兩種溫標(biāo)表示溫度的變化時(shí)，兩者的數(shù)值相等C．1K就是1℃D．當(dāng)溫度變化1℃時(shí)，也可以說(shuō)成溫度變化274K[審題指導(dǎo)]解題注意以下兩點(diǎn)：①熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系式為T＝t＋273.15K。②1℃與1K意義不同，但攝氏度溫度變化1℃與熱力學(xué)溫度變化1K是等效的。,【解析】溫標(biāo)是用來(lái)定量描述溫度的方法，常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)，A項(xiàng)正確；兩種溫標(biāo)表示同一溫度時(shí)，數(shù)值不同，但在表示同一溫度變化時(shí)，數(shù)值是相同的，B項(xiàng)正確；攝氏溫度變化1℃與熱力學(xué)溫度變化1K是等效的，D錯(cuò)誤；在數(shù)值上T＝1℃＋273K＝274K，1℃對(duì)應(yīng)274K，C錯(cuò)誤?！敬鸢浮緼B,名師點(diǎn)撥熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系的理解(1)T＝t＋273.15K是解決有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系問(wèn)題的基礎(chǔ)。(2)攝氏溫度變化1℃與熱力學(xué)溫度變化1K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15K。(3)絕對(duì)零度是低溫的極限，只能接近，永遠(yuǎn)達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負(fù)值，但攝氏溫度可以出現(xiàn)負(fù)值。,1．(多選)關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，以下說(shuō)法正確的是A．熱力學(xué)溫度的單位“K”是國(guó)際單位制中的基本單位之一B．溫度升高了1℃就是升高了1KC．物體的溫度由本身決定，數(shù)值與所選溫標(biāo)無(wú)關(guān)D．0℃的溫度可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273K,,解析熱力學(xué)溫度“K”是國(guó)際單位制中七個(gè)基本物理量之一，其單位稱為基本單位，選項(xiàng)A正確；用攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)表示同一物體的溫度數(shù)值不同，必有T＝t＋273.15K，可知選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；兩種溫標(biāo)每變化一度的大小相同，選項(xiàng)B正確。答案ABD,2．(多選)有關(guān)溫標(biāo)的說(shuō)法正確的是A．溫標(biāo)不同，測(cè)量時(shí)得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的B．不同溫標(biāo)表示的溫度數(shù)值不同，則說(shuō)明溫度不同C.溫標(biāo)的規(guī)定都是人為的，沒(méi)有什么理論依據(jù)D．熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)是兩種不同的溫度表示方法，表示的溫度數(shù)值沒(méi)有關(guān)系,解析溫標(biāo)不同，測(cè)量同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值一般不同，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。每一種溫標(biāo)的規(guī)定都有一定意義，如攝氏溫標(biāo)的0℃表示一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)，100℃為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)，數(shù)值上有T＝t＋273.15K，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案A,