選修3-37.4溫度和溫標(biāo)

1、7.4溫度與溫標(biāo)研究物理問題研究物理問題研究對(duì)象研究對(duì)象一個(gè)物體一個(gè)物體多個(gè)物體多個(gè)物體系統(tǒng)系統(tǒng)研究的問題不同研究的問題不同選取的選取的系統(tǒng)系統(tǒng)常不同常不同例如：例如：熱學(xué)研熱學(xué)研究對(duì)象究對(duì)象系統(tǒng)以外的物質(zhì)統(tǒng)稱為系統(tǒng)以外的物質(zhì)統(tǒng)稱為外界外界或或環(huán)境環(huán)境熱力學(xué)熱力學(xué)系系 統(tǒng)統(tǒng)如如氣體氣體、液液 體體、固體固體等等大量分子組大量分子組成的物體或成的物體或物體系統(tǒng)物體系統(tǒng)一般說來熱力學(xué)系統(tǒng)，要研究以下幾個(gè)的性質(zhì)：一般說來熱力學(xué)系統(tǒng)，要研究以下幾個(gè)的性質(zhì)：狀態(tài)參量狀態(tài)參量 某氧氣瓶容積為某氧氣瓶容積為100L，其內(nèi)氧氣在溫度為，其內(nèi)氧氣在溫度為20oC時(shí)的氣壓為時(shí)的氣壓為5atm.描寫系統(tǒng)狀態(tài)的物理量

2、描寫系統(tǒng)狀態(tài)的物理量 如：一輛汽車經(jīng)過二中門口時(shí)的速度為如：一輛汽車經(jīng)過二中門口時(shí)的速度為10m/s，加速度為，加速度為1m/s2,一、狀態(tài)參量和平衡態(tài)一、狀態(tài)參量和平衡態(tài)物理學(xué)中，需要研究系統(tǒng)的各種性質(zhì)，包括幾何性質(zhì)、力學(xué)性物理學(xué)中，需要研究系統(tǒng)的各種性質(zhì)，包括幾何性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁性質(zhì)等等為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)。需要用質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁性質(zhì)等等為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)。需要用到一些物理量，例如：用到一些物理量，例如：用體積體積描述它的描述它的幾何幾何性質(zhì)，用性質(zhì)，用壓強(qiáng)壓強(qiáng)描述描述力學(xué)性質(zhì)用力學(xué)性質(zhì)用溫度溫度描述熱學(xué)性質(zhì)等等描述熱學(xué)性質(zhì)等等 對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，在經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間后，系統(tǒng)整

3、體的宏對(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)，在經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間后，系統(tǒng)整體的宏觀性質(zhì)將不隨時(shí)間而變化、且具有確定的狀態(tài)觀性質(zhì)將不隨時(shí)間而變化、且具有確定的狀態(tài)平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)，簡稱簡稱平衡態(tài)平衡態(tài)特點(diǎn)：特點(diǎn)：系統(tǒng)的系統(tǒng)的所有性質(zhì)所有性質(zhì)都都不不隨時(shí)間隨時(shí)間變化變化一、狀態(tài)參量和平衡態(tài)一、狀態(tài)參量和平衡態(tài) 一個(gè)物理學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)一個(gè)物理學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到穩(wěn)定過足夠長的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到穩(wěn)定熱學(xué)系統(tǒng)所處的平衡態(tài)往往是一種動(dòng)態(tài)的平衡，這種動(dòng)態(tài)熱學(xué)系統(tǒng)所處的平衡態(tài)往往是一種動(dòng)態(tài)的平衡，這種動(dòng)態(tài)平衡性質(zhì)充分說明熱運(yùn)動(dòng)是物

4、質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。平衡性質(zhì)充分說明熱運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一種特殊形式。0oC2atm5atm60oC絕熱絕熱一根長鐵絲，一端插入一根長鐵絲，一端插入100 的沸水中的沸水中,另一端放入另一端放入0 的恒溫源中，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，溫度隨鐵絲有一定的恒溫源中，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，溫度隨鐵絲有一定的分布，而且不隨時(shí)間變化的分布，而且不隨時(shí)間變化,這種狀態(tài)是否為平衡態(tài)？這種狀態(tài)是否為平衡態(tài)？這種狀態(tài)不是平衡態(tài)，只是一種穩(wěn)定狀態(tài)，因?yàn)榇孢@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懺谕庠谝蛩氐挠绊?思考與討論一思考與討論一二、熱平衡與溫度二、熱平衡與溫度 1、熱平衡：、熱平衡：兩個(gè)系統(tǒng)之間相

5、互接觸，或者通過導(dǎo)熱性能很好兩個(gè)系統(tǒng)之間相互接觸，或者通過導(dǎo)熱性能很好的材料接觸，這兩個(gè)系統(tǒng)之間將會(huì)發(fā)生熱交換，二者的狀態(tài)的材料接觸，這兩個(gè)系統(tǒng)之間將會(huì)發(fā)生熱交換，二者的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別改變最后，兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量參量將會(huì)互相影響而分別改變最后，兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化，說明兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個(gè)不再變化，說明兩個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)具有了某個(gè)“共同性質(zhì)共同性質(zhì)”，此，此時(shí)我們說兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡時(shí)我們說兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡熱平衡概念也適用于熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來沒有發(fā)生過作用兩個(gè)原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)因此的系統(tǒng)因此可以說，只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)可以說，只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)

6、生變化它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我，我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)原來是處于熱平衡的們就說這兩個(gè)系統(tǒng)原來是處于熱平衡的 2、熱平衡定律、熱平衡定律(又叫熱力學(xué)第零定律又叫熱力學(xué)第零定律)：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，這個(gè)結(jié)論稱為兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這個(gè)結(jié)論稱為熱平衡定律。熱平衡定律。3、溫度溫度兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們具有一個(gè)“共同性共同性質(zhì)質(zhì)”。我們就把表征這一我們就把表征這一“共同性質(zhì)共同性質(zhì)”的物理量的物理量定義為溫度。定義為溫度。 系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志

7、就是溫度相同，若溫度不同即系統(tǒng)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志就是溫度相同，若溫度不同即系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，則系統(tǒng)一定存在著熱交換。處于非平衡態(tài)，則系統(tǒng)一定存在著熱交換。 溫度是溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理的物理量，它的特征就是量，它的特征就是“一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”這就是常用溫度計(jì)能夠用來測量溫度的基本原理這就是常用溫度計(jì)能夠用來測量溫度的基本原理 若溫度計(jì)跟物體若溫度計(jì)跟物體A處于熱平衡，它同時(shí)也跟物體處于熱平衡，它同時(shí)也跟物體B處于熱平衡，處于熱平衡，根據(jù)熱平衡定律，根據(jù)熱平衡定

8、律，A的溫度便與的溫度便與B的溫度相等的溫度相等.問題問題: : 為了判斷兩個(gè)物體的溫度是否相同為了判斷兩個(gè)物體的溫度是否相同, ,可使用溫度計(jì)可使用溫度計(jì). .試根據(jù)試根據(jù)熱平衡定律說明其中的原理熱平衡定律說明其中的原理. .三、溫度計(jì)與溫標(biāo)三、溫度計(jì)與溫標(biāo)溫標(biāo)溫標(biāo) 定量描述溫度的方法定量描述溫度的方法建立一種溫標(biāo)的建立一種溫標(biāo)的三要素三要素： 選擇選擇溫度計(jì)中用于測量溫度的物質(zhì)溫度計(jì)中用于測量溫度的物質(zhì)，即測溫物質(zhì)；，即測溫物質(zhì)； 對(duì)對(duì)測溫物質(zhì)的測溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量測溫物質(zhì)的測溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量關(guān)系作出某種規(guī)定；關(guān)系作出某種規(guī)定； 確定確定固定點(diǎn)即溫度的零點(diǎn)和分度方法固定點(diǎn)

9、即溫度的零點(diǎn)和分度方法水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì) 水銀的熱膨脹水銀的熱膨脹電阻溫度計(jì)電阻溫度計(jì) 金屬電阻隨溫度變化金屬電阻隨溫度變化氣體溫度計(jì)氣體溫度計(jì)氣體壓強(qiáng)隨溫度變化氣體壓強(qiáng)隨溫度變化思考與討論二思考與討論二如圖為電視臺(tái)所作的天氣預(yù)報(bào)節(jié)目，北京的氣溫是如圖為電視臺(tái)所作的天氣預(yù)報(bào)節(jié)目，北京的氣溫是0 ,請(qǐng)思考以下問請(qǐng)思考以下問題：題：（1）在天氣預(yù)報(bào)中使用的是什么溫標(biāo)？）在天氣預(yù)報(bào)中使用的是什么溫標(biāo)？（2）熱力學(xué)溫度與攝氏溫度有什么關(guān)系？）熱力學(xué)溫度與攝氏溫度有什么關(guān)系？熱力學(xué)溫度是國際單位制中七個(gè)熱力學(xué)溫度是國際單位制中七個(gè)基本物理量基本物理量之一，之一，用符號(hào)用符號(hào)T表示，單位是表示，單位是開

10、爾文開爾文，簡稱，簡稱開開，符號(hào)為，符號(hào)為K.開氏溫度開氏溫度T與攝氏溫度與攝氏溫度t的關(guān)系是：的關(guān)系是：T = t + 273.15 KT = t（2）熱力學(xué)溫標(biāo)：）熱力學(xué)溫標(biāo)：三、溫度計(jì)與溫標(biāo)三、溫度計(jì)與溫標(biāo)說明說明 : 攝氏溫標(biāo)的單位攝氏溫標(biāo)的單位“”是溫度的常用單位，但不是國是溫度的常用單位，但不是國際制單位，溫度的國際制單位是開爾文，符號(hào)為際制單位，溫度的國際制單位是開爾文，符號(hào)為K在今在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定要牢記后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中，一定要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文熱力學(xué)溫度即開爾文； 由由Tt+273.15 K可知，物體可知，物體溫度變化溫

11、度變化l與變化與變化l K的的變化量是等同的變化量是等同的，但物體所處狀態(tài)為，但物體所處狀態(tài)為l與與l K是相隔甚遠(yuǎn)是相隔甚遠(yuǎn)的；的； 一般情況下，一般情況下， Tt+273 K 例例3、實(shí)際應(yīng)用中，常用到、實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)它是利一種雙金屬溫度計(jì)它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的，如圖所變化的原理制成的，如圖所示已知左圖中雙金屬片被示已知左圖中雙金屬片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則下列各種相關(guān)敘則下列各種相關(guān)敘述中正確述中正確的有的有 ( )雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)A

12、該溫度計(jì)的測溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬該溫度計(jì)的測溫物質(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)是利用測溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的雙金屬溫度計(jì)是利用測溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的C由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)D由右圖可知，其雙金屬片的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵由右圖可知，其雙金屬片的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵ABC 練一練練一練2.關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，下列說關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，下列說法正確的是法正確的是( )A.某物體攝氏溫度為某物體攝氏溫度為10 ，即熱力學(xué)，即熱力學(xué)溫度為溫度為10 KB.熱力學(xué)溫度升高

13、熱力學(xué)溫度升高1 K等于攝氏溫度升等于攝氏溫度升高高1 C.攝氏溫度升高攝氏溫度升高10 ，對(duì)應(yīng)熱力學(xué)溫，對(duì)應(yīng)熱力學(xué)溫度升高度升高283 KD.熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的溫標(biāo)不同，熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的溫標(biāo)不同，兩者表示的溫度無法比較兩者表示的溫度無法比較T=t+273.15 KT=T2-T1=t2-t1=tB練一練練一練3. 小明在家制作了簡易溫度計(jì)，一根裝有一小段有色水柱的細(xì)小明在家制作了簡易溫度計(jì)，一根裝有一小段有色水柱的細(xì)玻璃管穿過橡皮塞插入燒瓶內(nèi)，封閉一定質(zhì)量的氣體玻璃管穿過橡皮塞插入燒瓶內(nèi)，封閉一定質(zhì)量的氣體.當(dāng)外界溫當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，水柱位置將上下移動(dòng)度發(fā)生變化時(shí)，水柱位置將上下移動(dòng).當(dāng)有色水柱下端與當(dāng)有色水柱下端與D和和A對(duì)齊時(shí)，溫度分別為對(duì)齊時(shí)，溫度分別為20 和和