《溫度和溫標(biāo)》課件1

溫度和溫標(biāo)一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)1、熱力學(xué)系統(tǒng)：熱力學(xué)研究中的研究對象，一般由大量分子組成。系統(tǒng)以外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物質(zhì)統(tǒng)稱為外界或環(huán)境熱力學(xué)系統(tǒng)外界（環(huán)境）為了描述系統(tǒng)的狀態(tài)而用到的物理量稱為系統(tǒng)的狀態(tài)參量。如溫度、體積、壓強(qiáng)等。結(jié)合運動物體的狀態(tài)參量來說。

一個物理學(xué)系統(tǒng)，在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量會達(dá)到穩(wěn)定。冷空氣3、平衡態(tài)：沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)中各部分的狀態(tài)參量都達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。否則就是非平衡態(tài)。注意：①平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。②類似于化學(xué)平衡，熱力學(xué)系統(tǒng)達(dá)到的平衡態(tài)也是一種動態(tài)平衡。③系統(tǒng)內(nèi)部沒有物質(zhì)流動和能量流動。④處于平衡態(tài)的系統(tǒng)各處溫度相等，但溫度各處相等的系統(tǒng)未必處于平衡態(tài)。熱水熱水溫空氣熱水溫水非平衡態(tài)平衡態(tài)200C200C例1、一金屬棒的一端與0℃冰接觸，另一端與100℃水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變．問當(dāng)經(jīng)過充分長時間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)?為什么?

答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換．金屬棒0度恒溫100度恒溫3、平衡態(tài)：沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)中各部分的狀態(tài)參量都達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。平衡態(tài)：系統(tǒng)內(nèi)部沒有物質(zhì)流動和能量流動。若兩個系統(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熱平衡。2.熱平衡定律(熱力學(xué)第零定律)二、熱平衡與溫度金屬棒冷水熱水金屬棒溫水溫水1.（傳）熱平衡:若兩個熱力學(xué)系統(tǒng)彼此接觸，而其狀態(tài)參量都不變化（即沒有發(fā)生熱傳遞），我們就說這兩個系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。真空真空金屬棒溫水2溫水1金屬棒溫水3溫水1金屬棒溫水3溫水23.溫度：表征互為熱平衡的各系統(tǒng)的“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量為什么溫度計可以用來比較不同物體的溫度呢？互為熱平衡的各系統(tǒng)具有相同的溫度。同樣，具有相同溫度的系統(tǒng)也必然處于熱平衡狀態(tài)。真空200C200C三、溫度計與溫標(biāo)

1、溫標(biāo)：定量描述溫度的方法叫做溫標(biāo)

建立一種溫標(biāo)的三要素：①首先要確定物質(zhì)②其次，確定該測溫物質(zhì)隨溫度變化物理量③第三，選定參考點（即規(guī)定分度的方法）。水銀溫度計——水銀的熱膨脹電阻溫度計——金屬電阻隨溫度變化氣體溫度計——氣體壓強(qiáng)隨溫度變化熱電偶溫度計——不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動勢的大小2、熱力學(xué)溫度．(1)定義：熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度，它是國際單位制中七個基本物理量之一。(2)符號:

T，(3)單位開爾文，簡稱開，符號為K．

(4)熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系：

T＝t+273.15K

(5)說明①攝氏溫標(biāo)的單位“℃”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，符號為K．在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計算中，一定要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文；②由T＝t+273.15K可知，物體溫度變化l℃與變化lK的變化量是等同的，但物體所處狀態(tài)為l℃與lK是相隔甚遠(yuǎn)的；[例2]．(對應(yīng)要點一)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)到相同的數(shù)值B．標(biāo)準(zhǔn)狀況下冰水混合物與0℃的水未達(dá)到熱平衡C．量體溫時溫度計需和身體接觸十分鐘左右是為了讓溫度計跟身體達(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)互為熱平衡的各系統(tǒng)具有相同的溫度。同樣，具有相同溫度的系統(tǒng)也必然處于熱平衡狀態(tài)。ACD

例3、實際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計．它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的，如圖所示．已知左圖中雙金屬片被加熱時，其彎曲程度會增大，則下列各種相關(guān)敘述中正確的有()A．該溫度計的測溫物質(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)D．由右圖可知，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅．外層一定為鐵ABC固[例4]關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中正確的有(

)A．只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)B．兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相等的C．熱平衡就是平衡態(tài)D．處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的溫度一定相等P0T2P0TNNBD容器絕熱，左右兩部分裝有等量氣體，中間是導(dǎo)熱板。3、平衡態(tài)：沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)中各部分的狀態(tài)參量都達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。否則就是非平衡態(tài)。200C200C

例5．在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量()A．每個氣體分子的運動速率B．壓強(qiáng)C．體積D．溫度

解析：描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)，其參量是宏觀量，每個氣體分子的運動速率是微觀量，不是氣體的宏觀狀態(tài)參量．氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度分別是從力學(xué)、幾何、熱學(xué)三個角度對氣體的性質(zhì)進(jìn)行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀態(tài)的三個狀態(tài)參量．顯然B、C、D選項正確．BCD

解析：雙金屬溫度計是利用熱膨脹系數(shù)不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的，A、B選項是正確的．圖7－4一l左圖中．加熱時，雙金屬片彎曲程度增大，即進(jìn)一步向上彎曲，說明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C選項正確．圖7—4—1右圖中，溫度計示數(shù)是順時針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時溫度計指針順時針方向轉(zhuǎn)動，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，故可以推知雙金屬片的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，D選項是錯誤的．

兩個物體放在一起彼此接觸，它們?nèi)舨话l(fā)生熱傳遞，其原因是()A．它們的能量相同B．它們的比熱相同C．它們的熱量相同D．它們的溫度相同D下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中，正確的是()A．熱力學(xué)溫度的零點是－273.15℃B．-136℃比136K溫度高

C．0℃等于273.15KD．1℃就是1KE．升高1℃就是升高274KABC在25℃左右的室內(nèi)，將一只溫度計從酒精中拿出，觀察它的示數(shù)變化情況是（）A．溫度計示數(shù)上升 B．溫度計示數(shù)下降C．溫度計示數(shù)不變 D．示數(shù)先下降后上升D一支玻璃管一端與一個雞蛋大小的玻璃泡相連，另一端豎直插在水槽中，并使玻璃管內(nèi)吸人一段水柱。當(dāng)氣溫變化時，玻璃泡中氣體壓強(qiáng)會隨著變化，從而使玻璃管內(nèi)水柱高度發(fā)生變化。根據(jù)管內(nèi)水柱高度的變化就可測出相應(yīng)的溫度。說明“伽利略溫度計”的測溫物質(zhì)和測溫屬性。伽利略溫度計華氏溫標(biāo)華倫海特(G·D·Fahrenheit)最初所制的水銀溫度計是在北愛爾蘭最冷的某個冬日，水銀柱降到最低的高度定為零度；把他妻子的體溫定為100度，然后再把這段區(qū)間的長度均分為100份，每一份叫1度。這就是最初的華氏溫標(biāo)。顯然，認(rèn)定氣溫和人的體溫作為測溫質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)點并在此基礎(chǔ)上分度是不妥當(dāng)?shù)?。健康人的體溫在一天之中經(jīng)常波動，而且他妻子如果感冒發(fā)燒了怎么辦？后來，華倫海特改進(jìn)了他創(chuàng)立的溫標(biāo)，把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點定為零度，以0°F表示之，把冰的熔點定為32°F，把水的沸點定為212°F，在32→212的間隔內(nèi)均分180等分，這樣，參考點就有了較為準(zhǔn)確的客觀依據(jù)。這就是現(xiàn)在仍在許多國家使用的華氏溫標(biāo)[1]，華氏溫標(biāo)確定之后，就有了華氏溫度(指示數(shù))。攝氏溫標(biāo)后來攝耳修司(A·Celsiua)也用水銀作測溫質(zhì)，以冰的熔點為零度(標(biāo)以0℃)，以水的沸點為100度(標(biāo)以100℃)。他認(rèn)定水銀柱的長度隨溫度作線性變化，在0度和100度之間均分成100等份，每一份也就是每一個單位叫1攝氏度。這種規(guī)定辦法就叫攝氏溫標(biāo)。統(tǒng)一的熱力學(xué)溫標(biāo)為了結(jié)束溫標(biāo)上的混亂局面，開爾文(即W·湯姆遜)——這位熱力學(xué)第二定