温度和温标_教案1

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1、第四节温度和温标教案教学目标1．了解系统的状态参量以及平衡态的概念。2．掌握热平衡的概念及热平衡定律3．掌握温度与温标的定义以及热力学温度的表示。引入新课初中已学过了测量温度时常用的一种单位，叫“摄氏度”。它是以冰水混合物的温度为0度，以一个大气压下沸水的温度为100度，在这两温度之间等分100个等份，每一等份为1个温度单位，叫“摄氏度”。这种以冰水混合物的温度为零度的测温方法叫摄氏温标，以摄氏温标表示的温度叫摄氏温度。进一步学习有关温度和温标的知识。一、平衡态和状态参量在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。1．状态参量为了描述系统的状态，需要用到一些物理量，例如，用体积描

2、述它的几何性质，用压强描述力学性质，用温度描述热学性质……这些描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。2．平衡态要定量地描述系统的状态往往很难，因为有时系统各部分的参量并不相同，而且可能正在变化。然而在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定。举例说，把不同压强、不同温度的气体混在同一个容器中，如果容器和外界没有能量的交换，经过一段时间后，容器内各点的温度、压强就会变得一样。这种情况下我们说系统达到了平衡态，否则就是非平衡态。系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统达到了平衡态。二、热平衡与温度1．热平衡对于两个相互作用的系统，如果

3、它们之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，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，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。实验表明：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于

4、热平衡，这个结论称为热平衡定律。2．温度两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”，我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。也就是说，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，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”。温度是表示物体冷热程度的物理量，反映了组成物体的大量分子的无规则运动的激烈程度。三、温度计与温标1．温度计是测量温度的工具。家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热膨胀规律来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计

5、等等。2．温标如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。温度的数值表示法叫做温标。确定一个温标时首先要选择一种测温的物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。例如，可以根据水银的热膨胀来制造水银温度计，这时我们规定细管中水银柱的高度与温度的关系是线性关系；也可以根据铂的电阻随温度的变化来制造金属电阻温度计，这时我们现定铂的电阻与温度的关系是线性关系。同样的道理，还可以根据气体压强随温度的变化来制造气体温度计，根据不同导体因温差产生电动势的大小来制造热电偶温度计，等等。确定了测温物质和这种物质用以测温的某种性质之后，还要确定温度的零点和分度的方法。例如，早期的摄

6、氏温标规定，标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃；并据此把玻璃管上0℃刻度与100℃刻度之间均匀分成100等份，每份算做1℃。用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度；在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。以－273.15℃（在高中阶段可简单粗略地记成－273℃）作为零度的温标叫热力学温标，也叫绝对温标。用热力学温标表示的温度叫做热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。热力学温度与摄氏温度的换算关系是：T＝t＋273.15（K）说明：①热力学温度的每一度大小与摄氏温度每一度大小相同。两种温度数值不同，

7、但改变1K和1℃的温度差相同。②热力学温度的零度即0K，叫绝对零度，它是宇宙中只能无限接近，但不可能达到的低温的极限。