物理選修3-3學(xué)案第七章4溫度和溫標(biāo)含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精溫度和溫標(biāo)1．平衡態(tài)和狀態(tài)參量在物理學(xué)中，平時(shí)把所研究的對(duì)象稱為系統(tǒng)。(1）狀態(tài)參量用來(lái)描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。反響了系統(tǒng)的特點(diǎn)、性質(zhì).2）平衡態(tài)系統(tǒng)宏觀性質(zhì)不再隨時(shí)間變化，這種情況下就說(shuō)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)。(3)非平衡態(tài)系統(tǒng)宏觀性質(zhì)隨時(shí)間變化而變化，這種情況下就說(shuō)系統(tǒng)處于非平衡態(tài)。錯(cuò)誤!平衡態(tài)①系統(tǒng)各部分的參量其實(shí)不相同,而且可能正在變化，但是在沒(méi)有外界影響的情況下，只要經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間，系統(tǒng)內(nèi)的各部分的狀態(tài)參量會(huì)達(dá)到牢固，即達(dá)到平衡態(tài)。②把不相同壓強(qiáng)、不相同溫度的氣體混雜在同一個(gè)容器中，若是容器和外界沒(méi)有能量的交換，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，容器內(nèi)各點(diǎn)的溫度、壓強(qiáng)就會(huì)變得相同，即達(dá)到平衡態(tài)?！纠?】表示系統(tǒng)存在狀態(tài)的各物理量中溫度不斷發(fā)生變化就說(shuō)系統(tǒng)處于平衡態(tài)，對(duì)嗎？剖析：描述系統(tǒng)存在的任何一狀態(tài)參量發(fā)生變化，系統(tǒng)都處于非平衡態(tài)，溫度是描述系統(tǒng)存在的其中一個(gè)物理量，溫度發(fā)生變化,說(shuō)明系統(tǒng)不處于平衡態(tài)，因此這種說(shuō)法不對(duì)。描述系統(tǒng)狀態(tài)的熱學(xué)參量有多個(gè)，其中任何一個(gè)發(fā)生變化，系統(tǒng)就不處于平衡態(tài).答案:見(jiàn)解析錯(cuò)誤!熱學(xué)、力學(xué)中的平衡描述系統(tǒng)狀態(tài)的熱學(xué)參量有多個(gè)，其中一個(gè)發(fā)生變化,系統(tǒng)就不再處于平衡態(tài)。熱學(xué)平衡與力學(xué)中的受力學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精平衡是不相同的看法，力學(xué)中的受力平衡研究對(duì)象是物體，特點(diǎn)是合力為零；熱學(xué)中的平衡是系統(tǒng)的一種狀態(tài).2．熱平衡與溫度(1)熱平衡兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸，它們間沒(méi)有隔熱資料，或經(jīng)過(guò)導(dǎo)熱性能好的資料接觸，這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化時(shí)，此時(shí)的狀態(tài)叫做熱平衡狀態(tài)，我們說(shuō)這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡.2）熱平衡定律：若是兩個(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)相互之間也必然處于熱平衡.3）對(duì)溫度的理解①溫度的宏觀講解溫度是用來(lái)表示物體冷熱程度的物理量.平時(shí)情況下，冷的物體我們說(shuō)它的溫度低,熱的物體我們說(shuō)它的溫度高。溫度和熱平衡狀態(tài)有著親近的關(guān)系，各自處于熱平衡狀態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)，相互接觸時(shí)，它們之間發(fā)生了熱量的傳達(dá)。經(jīng)過(guò)一準(zhǔn)時(shí)間今后，各自本來(lái)的平衡狀態(tài)被破壞,熱量從高溫系統(tǒng)傳達(dá)給低溫系統(tǒng)，并達(dá)到一個(gè)共同的牢固狀態(tài)，即新的熱平衡狀態(tài)，熱平衡狀態(tài)平時(shí)簡(jiǎn)稱為熱平衡。②溫度的微觀講解物體的溫度有高有低，溫度僅由系統(tǒng)內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)來(lái)決定，分子動(dòng)理論表示，溫度越高,分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的程度越激烈.物體的溫度這一宏觀現(xiàn)象所反響出的微觀實(shí)質(zhì)是:做熱運(yùn)動(dòng)的分子擁有質(zhì)量、速度，同時(shí)也擁有動(dòng)能?！纠?】以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（)A．兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)，它們必然擁有相同的熱量B．若是兩個(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)也必然處于熱平衡C．溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)可否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量．熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基根源理學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精剖析：依照熱平衡條件知，溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)可否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量。兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們必然擁有相同溫度，A錯(cuò)誤，C正確;依照熱平衡定律知，當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)分別和第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，這兩個(gè)系統(tǒng)必然處于熱平衡，這是溫度計(jì)的測(cè)溫原理，B、D正確。答案:BCD錯(cuò)誤!熱平衡掌握熱平衡條件和熱平衡定律的內(nèi)容是正確解答熱平衡問(wèn)題的前提。溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)可否達(dá)到熱平衡的唯一物理量。3．溫度計(jì)與溫標(biāo)（1)溫度計(jì)—-測(cè)量溫度的工具.家庭和物理實(shí)驗(yàn)室常用溫度計(jì)是利用水銀、酒精、煤油等液體的熱脹冷縮來(lái)制成的。別的,還有金屬電阻溫度計(jì)、壓力表式溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、半導(dǎo)體熱敏電阻溫度計(jì)、磁溫度計(jì)、聲速溫度計(jì)、頻率溫度計(jì)等等。(2)溫度計(jì)的制作原理：利用測(cè)量物體與被測(cè)物體的熱平衡。①水銀溫度計(jì)是依照水銀熱脹冷縮的性質(zhì)來(lái)測(cè)量物體溫度的；②金屬電阻溫度計(jì)是依照金屬的電阻隨溫度的變化來(lái)測(cè)量溫度的；③氣體溫度計(jì)是依照氣體壓強(qiáng)與溫度的關(guān)系來(lái)測(cè)量溫度的；④熱電偶溫度計(jì)是依照不相同導(dǎo)體因溫度差產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)大小來(lái)測(cè)量溫度的。3)溫標(biāo)熱溫度的數(shù)值表示法叫做溫標(biāo)。攝氏溫標(biāo)t：?jiǎn)挝弧?。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的凝固點(diǎn)為0℃,沸點(diǎn)為100℃，之間分成100等份，每份就是1℃。用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度;熱力學(xué)溫標(biāo)T：?jiǎn)挝籏，把－273.15℃作為0K，溫度變化1K學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精即變化1℃，在國(guó)際單位制中,常采用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度，叫熱力學(xué)溫度。錯(cuò)誤!熱力學(xué)溫標(biāo)的零值低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到.【例3－1】實(shí)質(zhì)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壓合在一起的雙金屬片的波折程度隨溫度變化的原理制成的，以下列圖。已知甲圖中雙金屬片被加熱時(shí)，其波折程度會(huì)增大，則以下各種相關(guān)表達(dá)中正確的有（）雙金屬溫度計(jì)A．該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不相同的金屬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,雙金屬片的內(nèi)層必然為銅,外層必然為鐵剖析:雙金屬溫度計(jì)是利用熱膨脹系數(shù)不相同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片的波折程度隨溫度變化的原理來(lái)工作的，A、B兩項(xiàng)是正確的。圖甲中，加熱時(shí)，雙金屬片波折程度增大，即進(jìn)一步向上波折，說(shuō)明雙金屬片基層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C選項(xiàng)正確。圖乙中,溫度計(jì)示數(shù)是順時(shí)針?lè)较蛟龃?說(shuō)明當(dāng)溫度高升時(shí)溫度計(jì)指針順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則其雙金屬片的波折程度在增大，故能夠推知雙金屬片的內(nèi)層必然是鐵，外層必然是銅，D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)的熱膨脹體積較小，經(jīng)常采用一些巧妙方法將其放大，本例中的雙金屬片就擁有這種作用。實(shí)驗(yàn)室常用的液體溫度計(jì)液泡上方的細(xì)空心玻璃管也擁有這種作用。答案：ABC【例3－2】以下關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是（

)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精A．熱力學(xué)溫度的0K是－273.15℃,叫做絕對(duì)零度B．熱力學(xué)溫度的每一度的大小和攝氏溫度的每一度大小是相同的C．絕對(duì)零度是低溫的極限，永遠(yuǎn)達(dá)不到D．1℃等于1K剖析：熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的每一度大小是相同的，兩種溫度的差異在于它們的零值規(guī)定不相同，因此A、B、C均正確；依照Tt＋273。15K知，1℃為274.15K，因此D不正確。答案：D錯(cuò)誤!熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t之間的關(guān)系T＝t＋273。15K中,等式僅反響數(shù)值關(guān)系，單位不相同。就一個(gè)分度來(lái)說(shuō)，t＝T；關(guān)于同一溫度來(lái)說(shuō)，用不相同的溫標(biāo)表示,數(shù)值不相同，這是由于零值的采用不相同。4．熱平衡法測(cè)物體的溫度平衡態(tài)和熱平衡屬于熱學(xué)中的基本看法，溫度是判斷可否達(dá)到熱平衡的依照，所有達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都擁有相同的溫度。若兩個(gè)系統(tǒng)只發(fā)生熱交換而未發(fā)生其他變化，熱總是由高溫系統(tǒng)流向低溫系統(tǒng)。當(dāng)兩者的溫度相等時(shí)即達(dá)熱平衡。兩物體熱平衡或兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)熱平衡，意義為：(1)熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相等；(2）熱平衡可是宏觀的平衡看法，Q＝0；但是，微觀上依舊有熱交流；3)熱平衡是狀態(tài)量,不涉及過(guò)程的建立，也不消除微觀過(guò)程的正在進(jìn)行。溫度不相同的兩個(gè)或幾個(gè)系統(tǒng)之間發(fā)生熱量的傳達(dá)，直到系統(tǒng)的溫度相等。在熱量交換過(guò)程中，依照能的轉(zhuǎn)變和守恒定律.從高溫物體向低溫物體傳達(dá)的熱量，實(shí)質(zhì)上就是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,高溫物體內(nèi)能的學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精減少量就等于低溫物體內(nèi)能的增加量。其平衡方程式為:Q放＝Q吸此方程只適用于絕熱系統(tǒng)內(nèi)的熱交換過(guò)程，即無(wú)熱量的損失；在交換過(guò)程中無(wú)熱和功轉(zhuǎn)變問(wèn)題；而且在初、末狀態(tài)都必定達(dá)到平衡態(tài)。系統(tǒng)放熱，一般是由于溫度降低、凝固、液化及燃料燃燒等過(guò)程。而吸熱則一般是由于溫度高升、消融及汽化過(guò)程而引起的.溫度計(jì)的示數(shù)在任何時(shí)候都能正確表示物體的溫度嗎？注意:采用平衡法測(cè)量只有待測(cè)物體不與周?chē)渌矬w發(fā)生熱交換時(shí)，用溫度計(jì)測(cè)得的溫度才是正確的?！纠?－1】以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(）A．兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們必然擁有相同的熱量B．若是兩個(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)也必然處于熱平衡C．溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)可否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量．熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基根源理剖析：熱平衡的系統(tǒng)都擁有相同的狀態(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)量溫度的基根源理，故B、D項(xiàng)也正確.答案：BCD【例4－2】有甲、乙、丙三個(gè)溫度不相同的物體，將甲和乙接觸一段時(shí)間后分開(kāi)，再將乙和丙接觸一段時(shí)間后分開(kāi)，假設(shè)只有在它們相互接觸時(shí)有熱傳達(dá)，不接觸時(shí)與外界沒(méi)有熱傳達(dá)，則()A．甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)B．只有乙、丙達(dá)到了平衡態(tài),甲沒(méi)達(dá)到平衡態(tài)C．乙、丙兩物體都和甲達(dá)到了熱平衡學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精．乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡剖析：乙和丙分開(kāi)后,甲、乙、丙三個(gè)物體與外界沒(méi)有熱傳達(dá)，它們中各處的宏觀性質(zhì)將不隨時(shí)間而變化且擁有確定的狀態(tài)，因此甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài)，A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)；甲和乙接觸一段時(shí)間分開(kāi)后，甲和乙達(dá)到了熱平衡，但乙和丙接觸一段時(shí)間后,乙的溫度又發(fā)生了變化，甲和乙的熱平衡被破壞，乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡.答案:AD【例4－3】隆冬，湖面上結(jié)了厚厚的冰，但下面的魚(yú)兒仍在游動(dòng)。為了測(cè)出冰下面的水的溫度，徐強(qiáng)同學(xué)在冰上打了一個(gè)洞,拿來(lái)一支實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì)，用以下四種方法測(cè)水溫，正確的方法是（)A．用線將溫度計(jì)拴牢從洞中放入水里,待較長(zhǎng)時(shí)間后從水中提出，讀出示數(shù)B．取一塑料飲水瓶，將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后取出，再用溫度計(jì)測(cè)瓶中水的溫度C．取一塑料飲水瓶，將溫度計(jì)懸吊在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿后待較長(zhǎng)時(shí)間，爾后將瓶提出，馬上從瓶外觀察溫度計(jì)的示數(shù)．手拿溫度計(jì)，從洞中將溫度計(jì)插入水中，待較長(zhǎng)時(shí)間后取出馬上讀出示數(shù)剖析：要測(cè)量冰下水的溫度必定使溫度計(jì)與冰下的水達(dá)到熱平衡時(shí)再讀出溫度計(jì)的示數(shù)，隔著冰沒(méi)法直接讀數(shù)，把溫度計(jì)取出來(lái),顯示的又不是原熱平衡態(tài)下的溫度,因此A做法不正確,C做法正確，D的做法不正確，B的做法也失去了本來(lái)的熱平衡，水瓶提出后再用溫度計(jì)測(cè)時(shí)，周?chē)諝庖矃⒓恿藷峤粨Q,測(cè)出的溫度不再是冰下水的溫度了。答案：C學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精5．熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的比較攝氏溫度熱力學(xué)溫度提出者瑞典物理學(xué)家攝爾薩斯、施勒默爾英國(guó)物理學(xué)家開(kāi)爾文零度的規(guī)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混雜物的－273。15℃定溫度溫度名稱攝氏溫度熱力學(xué)溫度溫度符號(hào)tT單位名稱攝氏度開(kāi)爾文單位符號(hào)℃K①T＝t＋273。15K，大概表示：T＝t＋273K②ΔT＝關(guān)系t即：攝氏溫標(biāo)的1℃的分格與熱力學(xué)溫標(biāo)的1K的分格是等價(jià)的，攝氏溫度高升10℃與熱力學(xué)溫度高升10K是一回事，而不能夠說(shuō)高升了283K.6．溫度計(jì)的工作原理和不正確溫度計(jì)的使用依照使用目的不相同，已設(shè)計(jì)制造出多種溫度計(jì).其設(shè)計(jì)的依照有：利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現(xiàn)象；在定容條件下，氣體(或蒸氣）的壓強(qiáng)因溫度不相同而變化；熱電效應(yīng)的作用；電阻隨溫度的變化而變化；熱輻射的影響等。一般說(shuō)來(lái),所有物質(zhì)的任一物理屬性,只要它隨溫度的改變而發(fā)生單調(diào)的、顯然的變化，都可用來(lái)制成溫度計(jì).所謂不正確溫度計(jì)即是指溫度計(jì)的刻度是均勻的，但讀數(shù)嚴(yán)禁，它的0℃刻度和100℃的刻度與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)不符,但由于它的刻度是均勻的，用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)校準(zhǔn)后，也能測(cè)出物體的溫度，只但是讀數(shù)要與實(shí)質(zhì)溫度進(jìn)行換算，才能得出實(shí)質(zhì)的正確溫度。比方有一刻度均勻但不正確的溫度計(jì),在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，放在冰水混雜物中的示數(shù)是t1，開(kāi)水中的示數(shù)是t2，在某一液體中的示數(shù)學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精為t,則依照攝氏溫度的規(guī)定：一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰水混雜物的溫度是0℃，開(kāi)水的溫度是100℃，在0℃和100℃之間分成100等份,每一等份就是1℃。因此該溫度計(jì)每格表示的溫度變化為100℃/(t2－t1），當(dāng)此溫度計(jì)的示數(shù)為t時(shí)，表示該液體的溫度是t1以上t－t1個(gè)等份，因此表示的實(shí)質(zhì)溫度應(yīng)為t實(shí)＝100℃×（t－t1)/（t2－t1)。【例5－1】關(guān)于熱力學(xué)溫度，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．－33℃＝240.15KB．溫度變化1℃，也就是溫度變化1KC．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值D．溫度由t升至2t，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度高升了273K＋t剖析：本題主要觀察熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系.T＝273。15K＋t，由此可知:－33℃＝240。15K，故A、B選項(xiàng)正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為273K＋t，末態(tài)為237K＋2t,溫度高升了t,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤；因絕對(duì)零度達(dá)不到，故熱力學(xué)溫度不能能取負(fù)值，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤，本題應(yīng)選A、B。答案：AB議論：①熟練應(yīng)用T＝t＋273。15K是解決相關(guān)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度換算的基礎(chǔ)。②關(guān)于同一個(gè)溫度來(lái)說(shuō)，用不相同的溫標(biāo)表示,數(shù)值不相同,這是由于零值的采用不相同.③由于熱力學(xué)溫度的單位大小等于攝氏溫度的1℃,在表示溫差時(shí)，1K＝1℃?！纠?－2】關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)的示數(shù)：273.15K和攝氏溫標(biāo)的示數(shù)0℃，兩者的大小關(guān)系,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）A．273.15K＞0℃B．273。15K＜0℃C．273。15K＝0℃D．溫標(biāo)不相同沒(méi)法比較剖析:依照熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)的轉(zhuǎn)變關(guān)系T＝t＋273.15K，能夠進(jìn)行兩者之間的關(guān)系的轉(zhuǎn)變,把它們轉(zhuǎn)變成同一溫標(biāo)后，就可以學(xué)必求其心