4　温度和温标.pptx

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1、4温度和温标一、状态参量与平衡态1.热力学系统:由大量分子组成的一个研究对象,在热学中就叫做一个热学系统,简称系统。2.外界:系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。3.状态参量:在热学中,为确定系统的状态所需要的物理量叫做系统的状态参量。常用的状态参量有:几何参量体积V、力学参量压强p、热学参量温度T。4.平衡态:在没有外界影响的情况下,无论其初始状态如何,只要经过足够长的时间,系统内各部分的状态参量能够达到稳定,这种情况就叫做系统达到平衡态。二、热平衡与温度1.热平衡:两个相互接触的热力学系统,

2、经过一段时间以后,这两个系统的状态参量都不再变化,我们说这两个系统达到了热平衡。达到热平衡的两个系统具有相同的温度。2.热平衡定律: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然处于热平衡,这个结论称为热平衡定律,它又叫热力学第零定律。三、温度计与温标1.温度计:选择一种测量物质,根据这种物质随温度变化而变化的某个特性来制造温度计。2.常见温度计的测温原理3.温标(1)定义:定量描述温度的方法称为温标。(2)两种温标。①摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,这种温标规定标准大气压下冰的

3、熔点为0℃,水的沸点为100℃。在0℃和100℃之间均匀分成100等份,每份算作1℃。②热力学温标:现代科学中常用的表示温度的方法,这种温标规定摄氏温度的-273.15℃为零值。(3)摄氏温度与热力学温度。①摄氏温度:用摄氏温标表示的温度,用符号t表示,单位是摄氏度,用符号℃表示。②热力学温度:用热力学温标表示的温度,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。③换算关系:T=t+273.15K。自我检测1.判断正误,对的画“√”,错的画“×”。(1)摄氏温度和热力学

4、温度的最低温度都是零度。()解析:摄氏温度可以取负值,不是从零开始的。答案:×(2)0℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273K。()解析:由T=t+273K知,当t=0℃时,T=273K。答案:√(3)温度升高了10℃也就是升高了10K。()解析:摄氏温度变化1℃与热力学温度变化1K是相等的。答案:√2.探究讨论。(1)描述热力学系统的主要参量有哪些?答案:主要有体积、压强和温度三个参量。(2)摄氏温标和热力学温标有什么区别和联系?答案:摄氏温标和热力学温标是表示温度的不同方法,最大区别是规定的零点不同

5、。(3)两个相互接触的物体经过一定的时间一定能够达到热平衡吗?答案:不一定,如果一个物体的温度持续升高,两个物体之间总存在一个温度差,此时就不是热平衡状态。(4)一根长铁丝一端插入100℃的沸水中,另一端放入0℃的恒温源中,经过足够长的时间,温度随铁丝有一定的分布,而且不随时间变化,这种状态是否为平衡态?答案:这种状态不是平衡态,只是一种稳定状态,因为铁丝存在外在因素的影响。探究一探究二平衡态与热平衡问题探究刀剑淬火是制作刀剑的重要过程,如图所示,是刀剑刚入水淬火的瞬间,在这一瞬间,刀剑和水组成的系统是否

6、达到热平衡状态?经过一段时间后,是否达到热平衡状态?达到热平衡状态的标志是什么?要点提示淬火瞬间由于一部分刀剑在水的外部,一部分处于水的内部,温度不相同,没有达到热平衡状态;当经过一段时间后,它们的温度相等,达到了热平衡状态,达到热平衡状态的标志是温度相等。知识归纳1.对平衡态的理解(1)热力学的平衡态是一种动态平衡,组成系统的分子仍在不停地做无规则运动,只是分子运动的平均效果不随时间变化,表现为系统的宏观性质不随时间变化,而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动状态。(2)平衡态是一种理

7、想情况,因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时,仍可能发生偏离平衡态的微小变化。(3)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。因此可以说,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。探究一探究二探究一探究二2.对热平衡的理解(1)相互接触的两个系统,各自的状态参量将会相互影响而分别改变,最后,两个系统的状态参量将不再变化,我们就说

8、两系统达到了热平衡。(2)一切达到热平衡的系统都具有相同的温度,所以两个系统达到热平衡的标志是系统具有相同的温度。(3)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热平衡。探究一探究二3.平衡态与热平衡概念的区别(1)平衡态不是热平衡,平衡态是对某一系统而言的,热平衡是对两个接触的系统而言的。(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时,它们的状态可能会发生变化,直到温度相同时,两系统便达到了热平衡。