高中物理 第七章 分子動理論 課時4 溫度和溫標(biāo)課件 新人教版選修33.ppt

第七章 分子動理論 目標(biāo)定位 1 知道平衡態(tài)及系統(tǒng)的狀態(tài)參量 2 明確溫度的概念 知道熱平衡定律及其與溫度的關(guān)系 3 了解溫度計(jì)的原理 知道熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系 學(xué)案4溫度和溫標(biāo) 知識探究 自我檢測 一 狀態(tài)參量與平衡態(tài) 在力學(xué)中 為了確定物體機(jī)械運(yùn)動的狀態(tài) 我們使用了位移和速度這兩個物理量 在熱學(xué)中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài) 需要哪些物理量呢 答案體積 壓強(qiáng)和溫度 問題設(shè)計(jì) 知識探究 1 熱力學(xué)系統(tǒng) 由大量分子組成的一個研究對象 2 熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量 1 體積v 系統(tǒng)的幾何參量 它可以確定系統(tǒng)的 2 壓強(qiáng)p 系統(tǒng)的力學(xué)參量 它可以描述系統(tǒng)的性質(zhì) 3 溫度t 系統(tǒng)的熱學(xué)參量 它可以確定系統(tǒng)的程度 空間范圍 力學(xué) 要點(diǎn)提煉 冷熱 3 對平衡態(tài)的理解 1 在沒有外界影響的情況下 系統(tǒng)內(nèi)的各部分的狀態(tài)參量達(dá)到 即達(dá)到平衡態(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 穩(wěn)定 延伸思考 處于平衡態(tài)的系統(tǒng) 其內(nèi)部分子是否停止了運(yùn)動 答案不是 熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡 組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運(yùn)動 只是分子運(yùn)動的平均效果不隨時間變化 表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化 二 熱平衡與溫度 用手心握住體溫計(jì)玻璃泡 觀察到體溫計(jì)的示數(shù)逐漸上升 當(dāng)上升到36 c左右時 為什么不再上升 當(dāng)把它立即放入40 c的水中時 你又看到什么現(xiàn)象 答案體溫計(jì)與人體溫度相同時 不再上升 又會上升 問題設(shè)計(jì) 1 熱平衡 兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱 它們的狀態(tài)參量將改變 但是經(jīng)過一段時間以后 狀態(tài)參量就 這說明兩個系統(tǒng)對于傳熱來說已經(jīng)達(dá)到了平衡 這種平衡叫做熱平衡 2 熱平衡定律 如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于 這個結(jié)論稱為熱平衡定律 不再變化了 要點(diǎn)提煉 熱平衡 3 理解熱平衡的兩個層面 1 原來兩個系統(tǒng)不是熱平衡 接觸后最終達(dá)到熱平衡 2 原來兩個系統(tǒng)處于熱平衡 再接觸 兩個系統(tǒng)它們的狀態(tài) 不發(fā)生變化 4 熱平衡與溫度 1 一切達(dá)到熱平衡的物體都具有相同的 2 溫度計(jì)的測溫原理若物體與a處于熱平衡 它同時也與b處于熱平衡 則a的溫度b的溫度 這就是溫度計(jì)用來測量溫度的基本原理 溫度 等于 三 溫度計(jì)與溫標(biāo) 如圖1所示 伽利略溫度計(jì)是利用玻璃管內(nèi)封閉的氣體作為測量物質(zhì)制成的 當(dāng)外界溫度越高時 細(xì)管內(nèi)的水柱越高嗎 問題設(shè)計(jì) 圖1 答案由熱脹冷縮可知 當(dāng)外界溫度越高時 氣體膨脹越厲害 則細(xì)管內(nèi)的水柱越低 1 幾種溫度計(jì)的測量原理 1 水銀溫度計(jì)是根據(jù)水銀的性質(zhì)來測量溫度的 2 金屬電阻溫度計(jì)是根據(jù)金屬的電阻隨的變化來測量溫度的 3 氣體溫度計(jì)是根據(jù)氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系來測量溫度的 4 熱電偶溫度計(jì)是根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生的來測量溫度的 熱脹冷縮 要點(diǎn)提煉 溫度 電動勢的大小 2 溫標(biāo)要素第一 選擇某種具有測溫屬性的 第二 了解測溫物質(zhì)隨變化的函數(shù)關(guān)系 第三 確定溫度零點(diǎn)和分度的方法 3 熱力學(xué)溫度t與攝氏溫度t 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 水的沸點(diǎn)為 在0 和100 之間均勻分成等份 每份算做1 測溫物質(zhì) 溫度 0 100 100 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 熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫 用符號表示 單位是 符號為 3 攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為t 4 注意 攝氏溫標(biāo)的1 的分格與熱力學(xué)溫標(biāo)1k的分格是等價(jià)的 故用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度和攝氏溫標(biāo)表示的溫度 雖然起點(diǎn)不同 但表示溫度的溫度差是相同的 即 t t 絕對溫標(biāo) t 273 15k 熱力學(xué)溫度 t 開爾文 k 1k 1 對嗎 答案在表示溫度差時 1k 1 是正確的 即 t t 但在表示溫度高低時卻不正確 延伸思考 典例精析 一 狀態(tài)參量與平衡態(tài) 例1下列說法中正確的是 a 狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量 系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)時各部分的參量不發(fā)生變化b 當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響 且經(jīng)過足夠長的時間 其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會相同c 只有處于平衡狀態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量d 兩物體發(fā)生熱傳遞時 它們組成的系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 解析處于非平衡狀態(tài)的系統(tǒng)也有狀態(tài)參量 而且參量會發(fā)生變化 經(jīng)過足夠長的時間 系統(tǒng)若不受外界影響就會達(dá)到平衡狀態(tài) 各部分狀態(tài)參量將會相同 故b項(xiàng)正確 a c項(xiàng)錯誤 處于熱傳遞過程中的兩系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài) 故d項(xiàng)錯誤 答案b 二 熱平衡與溫度 例2關(guān)于熱平衡 下列說法正確的是 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)到相同的狀態(tài)b 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 冰水混合物與0 c的水未達(dá)到熱平衡c 量體溫時溫度計(jì)需和身體接觸十分鐘左右是為了讓溫度計(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) 解析兩系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時的標(biāo)志是它們的溫度相同 或者說它們的冷熱程度相同 所以a c d對 b錯 答案acd 三 溫度計(jì)與溫標(biāo) 例3關(guān)于溫度與溫標(biāo) 下列說法正確的是 a 溫度與溫標(biāo)是一回事 所以熱力學(xué)溫標(biāo)也稱為熱力學(xué)溫度b 攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值c 攝氏溫度升高3 c 在熱力學(xué)溫標(biāo)中溫度升高276 15kd 熱力學(xué)溫度每一度的大小與攝氏溫度每一度的大小相等 解析溫標(biāo)是溫度數(shù)值的表示方法 所以溫度與溫標(biāo)是不同的概念 用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度稱為熱力學(xué)溫度 選項(xiàng)a錯 攝氏溫度可以取負(fù)值 但是熱力學(xué)溫度不能取負(fù)值 因?yàn)闊崃W(xué)溫度的零點(diǎn)是低溫的極限 故選項(xiàng)b錯 攝氏溫度的每一度與熱力學(xué)溫度的每一度的大小相等 選項(xiàng)d正確 攝氏溫度升高3 c 也就是熱力學(xué)溫度升高了3k 故選項(xiàng)c錯 答案d 針對訓(xùn)練 1 水的沸點(diǎn)是 k 2 絕對零度是 k 3 某人體溫是36 5 也可以說體溫為k 此人體溫升高1 5 也可以說體溫升高k 100 373 273 15 0 309 5 1 5 自我檢測 1 狀態(tài)參量與平衡態(tài) 下列狀態(tài)中處于平衡態(tài)的是 a 將一金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間b 冰水混合物處在0 c環(huán)境中c 突然被壓縮的氣體d 開空調(diào)2分鐘內(nèi)教室中的氣體 1 2 3 4 解析系統(tǒng)處于平衡態(tài)時 其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變 金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間 冰水混合物在0 c環(huán)境中 其溫度 壓強(qiáng) 體積都不再變化 是平衡態(tài) 故a b對 突然被壓縮的氣體溫度升高 壓強(qiáng)變大 故其不是平衡態(tài) c錯 開空調(diào)2分鐘內(nèi)教室中的氣體溫度 體積均要變化 故其不是平衡態(tài) d錯 答案ab 1 2 3 4 2 熱平衡與溫度 下列說法正確的是 a 兩個系統(tǒng)處于熱平衡時 它們一定具有相同的熱量b 如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡 那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡c 溫度是決定兩個系統(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)能夠用來測量溫度的基本原理 1 2 3 4 解析處于熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量 溫度 故a項(xiàng)錯誤 c項(xiàng)正確 由熱平衡定律可知 若物體與a處于熱平衡 它同時也與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)用來測量溫度的基本原理 故b d兩項(xiàng)也正確 故正確答案為b c d 答案bcd 1 2 3 4 3 溫度計(jì)與溫標(biāo) 嚴(yán)冬 湖面上結(jié)了厚厚的冰 但冰下魚兒仍在游動 為了測出冰下水的溫度 徐強(qiáng)同學(xué)在冰上打了一個洞 拿來一支實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì) 用下列四種方法測水溫 正確的做法是 a 用線將溫度計(jì)拴牢從洞中放入水里 待較長時間后從水中提出 讀出示數(shù) 1 2 3 4 b 取一空的塑料飲水瓶 將溫度計(jì)懸吊在瓶中 再將瓶拴住從洞中放入水里 水灌滿瓶后待較長時間 然后將瓶提出 立即讀出溫度計(jì)的示數(shù)c 若溫度計(jì)顯示的示數(shù)為攝氏溫度4 即熱力學(xué)溫度4kd 若溫度計(jì)顯示的示數(shù)為攝氏溫度4 即熱力學(xué)溫度277 15k 1 2 3 4 解析要測量冰下水的溫度 必須使溫度計(jì)與冰下的水達(dá)到熱平衡時 再讀出溫度計(jì)的示數(shù) 可隔著冰又沒法直接讀數(shù) 把溫度計(jì)取出來 顯示的又不是原熱平衡狀態(tài)下的溫度 所以選項(xiàng)a錯誤 b正確 t t 273 15k 277 15k 選項(xiàng)c錯誤 d正確 答案bd 1 2 3 4 1 2 3 4 4 溫度計(jì)與溫標(biāo) 下列有關(guān)溫度的說法正確的是 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)表示同一溫度的變化時 兩者的數(shù)值相等c