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第七章分子动理论第4节温度和温标第七章分子动理论1.知道什么是状态参量，什么是平衡态．2.了解热平衡的概念及热平衡定律．3．知道温度与温标的定义，理解温度意义以及热力学温度的表示，理解摄氏温度与热力学温度的关系．一、状态参量与平衡态1．热力学系统和外界(1)热力学系统：在热学中，把某个范围内__________组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统．(2)外界：系统之外与系统发生________的其他物体统称为外界．2．状态参量：描述系统热学性质的物理量，在热学中常用的状态参量有体积V、_________、_________等．3．平衡态：在没有外界影响的情况下，系统__________都不随时间而变化的稳定状态．大量分子相互作用压强p温度T所有性质1．一根长铁丝，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？提示：这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响．二、热平衡与温度1.热平衡：如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将改变．但是经过一段时间以后，状态参量就不再______了，即这两个系统达到了热平衡．2.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到________，那么这两个系统彼此之间也必定处于________．3.温度：处于热平衡的系统之间有一“共同热学性质”，即______．这就是温度计能够用来测量和比较温度高低的基本原理．4．热平衡的性质：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度．变化热平衡热平衡温度2．“平衡态”就是“热平衡”吗？提示：不是．“平衡态”指的是一个系统的状态，“热平衡”指的是两个系统之间的关系，二者的本质不同．三、温度计与温标1．温度计名称原理水银温度计根据水银的________的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属铂的______随温度的变化来测量温度气体温度计根据气体______随温度的变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因______产生电动势的大小来测量温度热膨胀电阻压强温差2.温标：定量描述_____的方法．(1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为_____，水的沸点为________．在0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成_____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，热力学温标也叫“绝对温标”．0℃100℃100温度(3)摄氏温度与热力学温度摄氏温度摄氏温标表示的温度，用符号____表示，单位是________，符号为℃热力学温度热力学温标表示的温度，用符号____表示，单位是______________，符号为K换算关系T＝____________________t摄氏度T开尔文(开)t＋273.15K(1)27℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为300K．()(2)摄氏温度和热力学温度都是从零开始的．()(3)温度升高20℃也就是升高了20K．()(4)热力学温度是国际单位制中基本物理量之一．()×√√√平衡态与热平衡的比较1．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，表现为系统的宏观性质不随时间变化．(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．2．热平衡的理解(1)平衡态与热平衡的区别：平衡态是对某一系统而言的，是系统的状态，热平衡是对两个接触的系统之间的关系而言的．分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到温度相同时，两个系统便达到了热平衡．达到热平衡的两个系统都处于平衡态．(2)热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，那么这两个系统原来是处于热平衡的．3．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．(1)热平衡的特征方面：温度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．(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．(多选)关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的是()A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态B．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的C．热平衡就是平衡态D．处于热平衡的几个系统都处于平衡态[审题突破](1)一个系统的温度、压强、体积都不再变化，该系统处于何种状态？(2)若两个系统的什么相等，则两个系统已达到热平衡？[解析]一般来说，描述系统的状态参量不止一个，仅仅根据温度不变且处处相等不能得出系统一定处于平衡态的结论，选项A错误；根据热平衡的定义可知B、D是正确的；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，可见选项C错误．[答案]BD解答热平衡问题的三个要点(1)平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡．(2)必须要经过较长一段时间，直到系统内所有性质都不随时间变化为止．(3)系统与外界没有能量的交换．1.(多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触较长一段时间后分开．再将乙和丙接触较长一段时间后分开，假设只有在它们相互接触时有热传递，不接触时与外界没有热传递，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、丙两物体一定达到了热平衡解析：选AD.乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，它们中各自的宏观性质将不随时间而变化且具有确定的状态，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A选项正确，B选项错误；甲和乙接触一段时间分开后，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙、丙两物体达到了热平衡，故C选项错误，D选项正确．对温度和温标的理解1．“温度”含义的两种说法宏观角度温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的热平衡角度温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的．热平衡定律指出，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性2.温度计测量原理：一切互为热平衡的系统都具有相同的温度．使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同．3．温标(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标．(2)比较摄氏温标和热力学温标．摄氏温标热力学温标提出者摄尔修斯和施勒默尔英国物理学家开尔文零度的规定一个标准大气压下冰水混合物的温度－273.15℃温度名称摄氏温度热力学温度温度符号tT单位名称摄氏度开尔文单位符号℃K关系①T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K②1K的大小与1℃的大小相等(多选)下列有关温度的说法正确的是()A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B．用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等C．1K就是1℃D．当温度变化1℃时，也可以说成温度变化274K[解题探究](1)热力学温度与摄氏温度的关系式为________．(2)1℃与1K意义相同吗？[解析]温标是用来定量描述温度的方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A项正确；两种温标表示同一温度时，数值不同，但在表示同一温度变化时，数值是相同的，B项正确；摄氏温度变化1℃与热力学温度变化1K是等效的，D错误；在数值上T＝1℃＋273K＝274K，1℃对应274K，C错误．[答案]AB热力学温度与摄氏温度关系的理解(1)T＝t＋273.15K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础．(2)摄氏温度变化1℃与热力学温度变化1K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15K.(3)绝对零度是低温的极限，只能接近，永远达不到，故热力学温度不能出现负值，但摄氏温度可以出现负值．2.关于热力学温标和摄氏温标，下列说法正确的是()A．热力学温标中的每1K与摄氏温标中每1℃大小相等B．热力学温度升高1K大于摄氏温度升高1℃C．热力学温度升高1K小于摄氏温度升高1℃D．某物体摄氏温度10℃，即热力学温度10K解析：选A．热力学温标和摄氏温标的起点是不同的，但是热力学温标中的每1K与摄氏温标中每1℃大小相等，故热力学温度升高1K等于摄氏温度升高1℃；选项A正确，B、C错误；某物体摄氏温度10℃，即热力学温度(273＋10)K＝283K，选项D错误.按ESC键退出全屏播放本部分内容讲解结束