资源简介

3.温度和温标
题组一　热平衡定律和温度
1.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的（　　）
A.温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B.温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C.温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D.温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
2.（多选）下列物体中处于平衡态的是（　　）
A.冰水混合物处在1 ℃的环境中
B.将一铝块放入沸水中加热较长的时间
C.冬天刚打开空调的教室内的气体
D.用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间
3.（多选）关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是（　　）
A.只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B.两个系统在接触时它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相等的
C.热平衡就是平衡态
D.处于热平衡的几个系统的温度一定相等
题组二　温度计与温标
4.两支内径不同、下面玻璃泡内水银质量相等的合格的温度计，同时插入一杯热水中，过一会儿则会看到（　　）
A.两支温度计水银柱上升的高度相同，示数相同
B.内径细的温度计水银柱升得较高，示数较大
C.内径粗的温度计水银柱升得较高，示数较大
D.内径粗的温度计水银柱升得较低，两支温度计示数相同
5.以下说法正确的是（　　）
A.在国际单位制中温度的单位为摄氏度
B.0 ℃的水和冰的分子平均动能可能不同
C.如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态
D.在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间后，每个分子的速度大小均相等
6.把摄氏温标和热力学温标做成函数关系图（如图），正确的是（　　）
7.（多选）严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是（　　）
A.用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出温度计的示数
B.取一空的塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即读出温度计的示数
C.若温度计显示的示数为摄氏温度4 ℃，即热力学温度4 K
D.若温度计显示的示数为摄氏温度4 ℃，即热力学温度277.15 K
8.上海某天的最高温度为33 ℃，最低温度为22 ℃，用热力学温标来表示上海这一天的最高温度和最大温差分别为（取T＝t＋273 K）（　　）
A.33 K；11 K B.306 K；11 K
C.33 K；295 K D.306 K；295 K
9.（多选）实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与铁片压合在一起的双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化的原理制成的，图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述正确的有（　　）
A.该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属
B.双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的
C.由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D.由图乙可知，双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
10.水和汞的密度随温度的变化关系如图所示，根据图像判断，人们选择的温度计中的测量物质及其依据是（　　）
A.水，水的密度小
B.水，水的密度出现异常现象
C.汞，汞的密度大
D.汞，汞的密度与温度呈规则的线性关系
11.水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度是 4.0 cm；温度计浸在沸水中时，水银柱长度为 24.0 cm。
（1）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4 cm，试求该溶液的沸点。
（2）在室温28 ℃时，水银柱的长度为多少？
12.家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度，摄氏温度是把冰水混合物的温度定为0 ℃，水沸腾的温度定为100 ℃，两温度之间分为100等份，每一等份为1 ℃；而华氏温度把冰水混合物的温度定为32华氏温度，水沸腾的温度定为212华氏温度，中间分为180等份，每一等份为1华氏温度。（本题所述皆为标准大气压下）
（1）温度每上升1 ℃，即上升多少华氏温度？
（2）人的正常体温若取37 ℃，对应多少华氏温度？
3.温度和温标
1.A　如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。故选A。
2.BD　冰水混合物在1 ℃的环境中要吸收热量，温度升高，不是平衡态，A错误；当铝块放在沸水中足够长的时间，铝块各部分的温度与沸水的温度相同，达到平衡态，B正确；同理可知D也正确；冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不同，不是平衡态，C错误。
3.BD　描述系统的状态参量不止一个，仅仅根据温度不变且处处相等，不能得出系统一定处于平衡态的结论，A错误；根据热平衡的定义可知，B、D正确；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个接触的系统相互影响的最终结果，C错误。
4.D　同一杯热水，用两只不同的温度计测量，温度计示数应该相同，故B、C错误；玻璃泡中水银质量相等，说明水银受热后膨胀程度相同，即增大的体积是相同的，内径的不同影响的是水银柱升高的高度，内径粗的温度计水银柱升得较低，内径细的温度计水银柱升得较高，温度计示数应该相同，故A错误，D正确。
5.C　在国际单位制中温度的单位为开尔文，故A错误；温度是分子平均动能的标志，温度相同的物体其分子平均动能相同，故B错误；根据热平衡定律知，如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态，故C正确；分子的热运动是杂乱无章的，每个分子的速度大小不会均相等，故D错误。
6.C　摄氏温标用t表示，热力学温标用T表示，则热力学温标和摄氏温标的函数关系式为T＝t＋273.15 K，由函数关系式可知，T-t图像的斜率为正值，且当T＝0时，t为负值，故A、B、D错误，C正确。
7.BD　要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，但因隔着冰无法直接读数，把温度计直接从水中取出来，显示的也不再是原热平衡状态下的温度，选项A错误，B正确；根据热力学温度与摄氏温度的关系式可知T＝t＋273.15 K＝277.15 K，选项C错误，D正确。
8.B　用热力学温标来表示的最高温度和最低温度分别为 T1＝273＋t1＝（273＋33）K＝306 K，T2＝273＋t2＝（273＋22）K＝295 K，最大温差为ΔT＝T1－T2＝306 K－295 K＝11 K，故选B。
9.ABC　该双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的，双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化，A、B正确；题图甲中，加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C正确；题图乙中，温度计示数是沿顺时针方向增大的，说明当温度升高时温度计指针沿顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误。
10.D　由于水的密度和温度关系的曲线是不规则曲线，如果选水为测温物质，则温度计刻度不均匀；而汞的密度与温度呈规则的线性关系，选汞为测温物质，温度计刻度均匀。故选项D正确。
11.（1）107 ℃　（2）9.6 cm
解析：（1）设水银柱的长L与温度t成线性关系
L＝at＋b
当t＝0 ℃时，L＝4 cm，所以L＝a×0＋b＝b＝4 cm
当t＝100 ℃时，L＝24 cm，
所以L＝100a＋b＝100a＋4＝24
解得a＝0.2
因此得到柱长与温度的关系L＝（0.2t＋4）cm
所以当L＝25.4 cm时，将其代入公式可得
0.2t＋4＝25.4，解得t＝107 ℃
故该溶液沸点为107 ℃。
（2）由（1）中可得公式L＝（0.2t＋4）cm
当t＝28 ℃时，代入公式可得L＝（0.2×28＋4）cm＝9.6 cm。
12.（1）1.8 华氏温度　（2）98.6华氏温度
解析：（1）1 ℃＝华氏温度＝1.8华氏温度。
（2）37×1.8华氏温度＋32华氏温度＝98.6华氏温度。
3 / 33.温度和温标
核心素养目标 物理观念 1.知道气体的状态参量。 2.掌握温度的定义，知道热平衡和热平衡定律。 3.知道什么是温标，掌握摄氏温度和热力学温度的转换关系
科学思维 1.用动态平衡的思维理解热平衡的概念。 2.理解热力学温度与摄氏温度的区别和联系
知识点一　热平衡定律和温度
1.气体状态参量：　　　　、温度、压强等。
2.温度
（1）通俗的说法，温度就是物体　　　　的程度。
（2）微观上看，温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动　　　　的量度。
3.热平衡：在没有外界影响的情况下，两个系统互相接触一段时间后，两个系统的状态不再变化，两个系统达到平衡。这时两个系统的　　　　相同。
4.热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两个系统彼此也必定处于　　　　。
知识点二　温标
1.温标
（1）定义：温度数值的　　　　　　称为温标。
（2）摄氏温标
选择水银为测温物质，以冰的正常熔点为　　　　，水的正常沸点为　　　　，二者之间等分为　　　　小格，这种温度数值表示法叫作摄氏温标。在摄氏温标中，温度的单位是℃，读作“摄氏度”。
　（3）热力学温标
1848年，英国物理学家开尔文从理论上建立了一种不依赖于任何　　　　　及测温属性的温标，称为热力学温标或绝对温标。热力学温度的单位是　　　，简称　　　，符号是　　　。
2.摄氏温标与热力学温标
如果以t表示摄氏温度的数值，T表示绝对温度的数值，则有　　　　　　　　　　。
【情景思辨】
　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，请对以下说法作出判断：
（1）刀剑刚入水淬火的瞬间，刀剑和水组成的系统就达到热平衡状态。（　　）
（2）刀剑入水，经过一段时间后，系统才能达到热平衡状态。（　　）
（3）系统达到热平衡状态时，刀剑和水的温度相同。（　　）
（4）刀剑入水后，达到热平衡状态时，刀剑的温度可以超过100 ℃。（　　）
要点一　热平衡定律和温度
【探究】
　（1）用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升。当上升到36 ℃左右时，为什么不再上升？
（2）当把它立即放入40 ℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
【归纳】
1.平衡态与热平衡的区别和联系
平衡态 热平衡
区别 研究对象 一个系统 两个接触的系统
判断依据 系统不受外界影响，状态参量不变 两个系统的温度相同
联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态
2.热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。
3.对温度的理解
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
【典例1】　关于热平衡，下列说法不正确的是（　　）
A.系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值
B.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
C.量体温时温度计需和身体接触5分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡
D.标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
易错警示
对热平衡与温度理解的两个误区
　误区1：误认为只要温度不变，系统就处于平衡态
产生误区的原因是没有正确理解平衡态的概念，当系统内包括温度在内的所有状态参量都不随时间变化时，系统才处于平衡态。
误区2：误认为平衡态就是热平衡
产生误区的原因是不理解热平衡与平衡态的关系，错误地认为处于平衡态的两个物体之间一定会处于热平衡。其实各自处于平衡态的两个物体温度不一定相同，它们接触后各自的状态会发生变化，直到达到热平衡为止。
1.（多选）关于热平衡定律，下列理解正确的是（　　）
A.两系统的温度相同时，才能达到热平衡
B.A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统处于热平衡
C.A、B两系统各自处于平衡态，则两者处于热平衡
D.甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触，最终也达到热平衡，则甲、丙是热平衡的
2.（多选）有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时间后分开，再将乙和丙接触一段时间后分开（发生了热交换），假设只有在它们相互接触时才有热传递，不接触时与外界没有热传递，则（　　）
A.甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B.只有乙、丙达到了平衡态，甲没有达到平衡态
C.乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D.乙、丙两物体达到了热平衡
要点二　温度计与温标
【探究】
　（1）如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？
（2）如果气体的温度是 1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K？
【归纳】
1.温度计的测温原理
若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
2.摄氏温标和热力学温标的比较
摄氏温标 热力学温标
零度的 规定 一个标准大气压下冰水混合物的温度 －273.15 ℃，即绝对零度
单位 摄氏度（℃） 开尔文（K）
关系 t/℃＝T/K－273.15
【典例2】　下列关于温度的说法中正确的是（　　）
A.热力学温度的0 K相当于摄氏温度的273.15 ℃
B.热力学温度每升高1 K和摄氏温度每升高1 ℃对应的温度变化是相同的
C.绝对零度是低温的极限，随着技术的进步是可能达到的
D.在国际单位制中，温度的单位是℃
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列说法正确的是（　　）
A.用温度计测量温度是根据热平衡的原理
B.温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡
C.a与b、c分别达到热平衡，但b、c之间未必达到了热平衡
D.两物体温度不相同，但有可能达到热平衡
2.实验室有一支读数不准确的温度计，在测量冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测量1标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃。下列分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是（　　）
A.41 ℃，60 ℃ B.21 ℃，40 ℃
C.35 ℃，56 ℃ D.35 ℃，36 ℃
1.（多选）伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则（　　）
A.该温度计的测温物质是槽中的液体
B.该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C.该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D.该温度计是利用测温物质的热胀冷缩的性质制造的
2.以下说法正确的是（　　）
A.两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度
B.相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
C.从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小
D.人如果感觉到某个物体很凉，就说明这个物体的温度很低
3.（多选）两个原来处于热平衡状态的系统分开后，由于受外界的影响，其中一个系统的温度升高了5 K，另一个系统温度升高了5 ℃，则下列说法正确的是（　　）
A.两个系统不再是热平衡系统了
B.两个系统此时仍是热平衡状态
C.两处系统的状态都发生了变化
D.两个系统的状态都没有发生变化
4.（多选）下列关于热力学温度的说法中正确的是（　　）
A.－33 ℃＝240.15 K
B.温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K
C.摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D.温度由t ℃升至2t ℃，对应的热力学温度升高了（t＋273.15）K
3.温度和温标
【基础知识·准落实】
知识点一
1.体积　2.（1）冷热　（2）强弱　3.温度　4.热平衡
知识点二
1.（1）标定方法　（2）0 ℃　100 ℃　100　（3）测温物质
开尔文　开　K　2.t/℃＝T/K－273.15
情景思辨
（1）×　（2）√　（3）√　（4）×
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】　提示：（1）因为体温计玻璃泡的温度达到与人体温度相同，即达到了热平衡。
（2）体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡。
【典例1】　D　两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，故A、B正确；量体温时温度计需和身体接触5分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡，故C正确；标准状况下冰水混合物的温度为0 ℃，与0 ℃的水达到热平衡，故D错误。
素养训练
1.AB　两系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，故A正确；A与C达到热平衡，TA＝TC，B与C也达到热平衡，TB＝TC，所以TA＝TB，A与B也处于热平衡，B正确；A、B各自处于平衡态，但A、B接触可能需要一段时间才能达到热平衡，平衡态不等于热平衡，C错误；乙与丙达到新的热平衡时，其各状态参量发生了变化，不再与甲处于热平衡，D错误。
2.AD　乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；甲和乙接触一段时间后分开，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙和丙两物体达到了热平衡，C错误，D正确。
要点二
知识精研
【探究】　提示：（1）不是。由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低。
（2）274.15 K　1 K
【典例2】　B　根据T＝273.15 K＋t，热力学温度的0 K相当于摄氏温度的－273.15 ℃，A错误；根据T＝273.15 K＋t，热力学温度每升高1 K和摄氏温度每升高1 ℃对应的温度变化是相同的，B正确；绝对零度是低温的极限，表示分子热运动停止，不可能达到，C错误；在国际单位制中，温度的单位是K，D错误。
素养训练
1.A　用温度计测量温度的原理是根据热平衡的原理，当两物体达到热平衡状态时，它们的温度相同，A正确；温度相同的棉花和石头相接触，不会发生热传递，B错误；若a与b、c分别达到热平衡，说明a与b、c温度相同，故b、c之间也达到了热平衡，C错误；达到热平衡的系统具有相同的温度，D错误。
2.C　此温度计每一刻度表示的实际温度为 ℃＝ ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21，对应的实际温度应为21× ℃＝35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计应从20开始上升格数为＝36，它的示数为 36 ℃＋20 ℃＝56 ℃，所以C正确。
【教学效果·勤检测】
1.CD　细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错误，C、D正确。
2.A　两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，故A正确；相互间达到热平衡的两物体一定具有相同的温度，但内能不一定相等，故B错误；从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将减小、斥力将减小，故C错误；人感觉到的温度高低与物体的温度以及热传递的快慢都有关，人感觉到某个物体很凉，不能说明这个物体的温度很低，故D错误。
3.BC　两个系统原来温度相同而处于热平衡状态，分开后，由于升高的温度相同，接触后两者仍处于热平衡状态，新的热平衡状态下温度比以前升高了，两个系统的状态都发生了变化，B、C正确。
4.AB　由T＝（t＋273.15）K可知，－33 ℃相当于240.15 K，A正确；由T＝（t＋273.15）K可知，ΔT＝Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，B正确；因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度可以取负值，C错误；温度由 t ℃ 升至2t ℃，对应的热力学温度：初态温度为（t＋273.15）K，末态温度为（2t＋273.15）K，热力学温度升高了 t K，D错误。
5 / 5(共59张PPT)
3.温度和温标
核
心
素
养
目
标 物理
观念 1.知道气体的状态参量。
2.掌握温度的定义，知道热平衡和热平衡定律。
3.知道什么是温标，掌握摄氏温度和热力学温度的转换关系
科学
思维 1.用动态平衡的思维理解热平衡的概念。
2.理解热力学温度与摄氏温度的区别和联系
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　热平衡定律和温度
1. 气体状态参量： 、温度、压强等。
2. 温度
（1）通俗的说法，温度就是物体 的程度。
（2）微观上看，温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动
的量度。
体积　
冷热　
强
弱　
3. 热平衡：在没有外界影响的情况下，两个系统互相接触一段时间
后，两个系统的状态不再变化，两个系统达到平衡。这时两个系统
的 相同。
4. 热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡，则这两
个系统彼此也必定处于 。
温度　
热平衡　
知识点二　温标
1. 温标
（1）定义：温度数值的 称为温标。
（2）摄氏温标
选择水银为测温物质，以冰的正常熔点为 ，水的正
常沸点为 ，二者之间等分为 小格，这种温
度数值表示法叫作摄氏温标。在摄氏温标中，温度的单位是
℃，读作“摄氏度”。
标定方法　
0 ℃　
100 ℃　
100　
（3）热力学温标
1848年，英国物理学家开尔文从理论上建立了一种不依赖于
任何 及测温属性的温标，称为热力学温标或绝
对温标。热力学温度的单位是 ，简称 ，符
号是 。
测温物质　
开尔文　
开　
K　
2. 摄氏温标与热力学温标
如果以t表示摄氏温度的数值，T表示绝对温度的数值，则有
。
t/℃
＝T/K－273.15　
【情景思辨】
　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，请对以下说法作出判断：
（1）刀剑刚入水淬火的瞬间，刀剑和水组成的系统就达到热平衡状
态。 （　×　）
×
（2）刀剑入水，经过一段时间后，系统才能达到热平衡状态。
（　√　）
（3）系统达到热平衡状态时，刀剑和水的温度相同。 （　√　）
（4）刀剑入水后，达到热平衡状态时，刀剑的温度可以超过100 ℃。
（　×　）
√
√
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　热平衡定律和温度
【探究】
（1）用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升。当
上升到36 ℃左右时，为什么不再上升？
提示：因为体温计玻璃泡的温度达到与人体温度相同，即
达到了热平衡。
（2）当把它立即放入40 ℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
提示：体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度
与水的温度不相同，没有达到热平衡。
【归纳】
1. 平衡态与热平衡的区别和联系
平衡态 热平衡
区
别 研究对象 一个系统 两个接触的系统
判断依据 系统不受外界影响，状态
参量不变 两个系统的温度相同
联系 处于热平衡的两个系统都处于平衡态 2. 热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。
因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，
不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与
各物体接触，即可比较温度的高低。
3. 对温度的理解
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于热平衡状态的两个系统，相互
接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统
传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一
个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平
均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，
对个别分子来说温度是没有意义的。
【典例1】　关于热平衡，下列说法不正确的是（　　）
A. 系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值
B. 冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
C. 量体温时温度计需和身体接触5分钟左右是为了让温度计跟身体达
到热平衡
D. 标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
解析：两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的
冷热程度相同，故A、B正确；量体温时温度计需和身体接触5分钟左
右是为了让温度计跟身体达到热平衡，故C正确；标准状况下冰水混
合物的温度为0 ℃，与0 ℃的水达到热平衡，故D错误。
易错警示
对热平衡与温度理解的两个误区
　误区1：误认为只要温度不变，系统就处于平衡态
产生误区的原因是没有正确理解平衡态的概念，当系统内包括温度在
内的所有状态参量都不随时间变化时，系统才处于平衡态。
误区2：误认为平衡态就是热平衡
产生误区的原因是不理解热平衡与平衡态的关系，错误地认为处于平
衡态的两个物体之间一定会处于热平衡。其实各自处于平衡态的两个
物体温度不一定相同，它们接触后各自的状态会发生变化，直到达到
热平衡为止。
1. （多选）关于热平衡定律，下列理解正确的是（　　）
A. 两系统的温度相同时，才能达到热平衡
B. A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统处于热平衡
C. A、B两系统各自处于平衡态，则两者处于热平衡
D. 甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平
衡，再将丙与乙接触，最终也达到热平衡，则甲、丙是热平衡的
解析：　两系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，故A正确；A与C达到热平衡，TA＝TC，B与C也达到热平衡，TB＝TC，所以TA＝TB，A与B也处于热平衡，B正确；A、B各自处于平衡态，但A、B接触可能需要一段时间才能达到热平衡，平衡态不等于热平衡，C错误；乙与丙达到新的热平衡时，其各状态参量发生了变化，不再与甲处于热平衡，D错误。
2. （多选）有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时
间后分开，再将乙和丙接触一段时间后分开（发生了热交换），假
设只有在它们相互接触时才有热传递，不接触时与外界没有热传
递，则（　　）
A. 甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B. 只有乙、丙达到了平衡态，甲没有达到平衡态
C. 乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D. 乙、丙两物体达到了热平衡
解析：　乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有热传
递，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；
甲和乙接触一段时间后分开，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触
一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙
和丙两物体达到了热平衡，C错误，D正确。
要点二　温度计与温标
【探究】
（1）如图所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？
提示：不是。由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低。
（2）如果气体的温度是1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气
体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K？
提示：274.15 K　1 K
【归纳】
1. 温度计的测温原理
若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于
B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
2. 摄氏温标和热力学温标的比较
摄氏温标 热力学温标
零度的规定 一个标准大气压下冰水混合物
的温度 －273.15 ℃，即绝对
零度
单位 摄氏度（℃） 开尔文（K）
关系 t/℃＝T/K－273.15 【典例2】　下列关于温度的说法中正确的是（　　）
A. 热力学温度的0 K相当于摄氏温度的273.15 ℃
B. 热力学温度每升高1 K和摄氏温度每升高1 ℃对应的温度变化是相
同的
C. 绝对零度是低温的极限，随着技术的进步是可能达到的
D. 在国际单位制中，温度的单位是℃
解析：根据T＝273.15 K＋t，热力学温度的0 K相当于摄氏温度的－
273.15 ℃，A错误；根据T＝273.15 K＋t，热力学温度每升高1 K和摄
氏温度每升高1 ℃对应的温度变化是相同的，B正确；绝对零度是低
温的极限，表示分子热运动停止，不可能达到，C错误；在国际单位
制中，温度的单位是K，D错误。
1. 下列说法正确的是（　　）
A. 用温度计测量温度是根据热平衡的原理
B. 温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡
C. a与b、c分别达到热平衡，但b、c之间未必达到了热平衡
D. 两物体温度不相同，但有可能达到热平衡
解析：　用温度计测量温度的原理是根据热平衡的原理，当两物
体达到热平衡状态时，它们的温度相同，A正确；温度相同的棉花
和石头相接触，不会发生热传递，B错误；若a与b、c分别达到热
平衡，说明a与b、c温度相同，故b、c之间也达到了热平衡，C错
误；达到热平衡的系统具有相同的温度，D错误。
2. 实验室有一支读数不准确的温度计，在测量冰水混合物的温度时，
其读数为20 ℃；在测量1标准大气压下沸水的温度时，其读数为80
℃。下列分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度
为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是（　　）
A. 41 ℃，60 ℃ B. 21 ℃，40 ℃
C. 35 ℃，56 ℃ D. 35 ℃，36 ℃
解析：　此温度计每一刻度表示的实际温度为 ℃＝ ℃，当
它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21，对应的实际温
度应为21× ℃＝35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计
应从20开始上升格数为＝36，它的示数为 36 ℃＋20 ℃＝56 ℃，
所以C正确。
03
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
1. （多选）伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度
计，如图所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，
细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据
液面的变化测出温度的变化，则（　　）
A. 该温度计的测温物质是槽中的液体
B. 该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C. 该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D. 该温度计是利用测温物质的热胀冷缩的性质制造的
解析：　细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随
温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利
用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错误，C、D正确。
2. 以下说法正确的是（　　）
A. 两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度
B. 相互间达到热平衡的两物体的内能一定相等
C. 从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将
减小
D. 人如果感觉到某个物体很凉，就说明这个物体的温度很低
解析：　两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，故
A正确；相互间达到热平衡的两物体一定具有相同的温度，但内能
不一定相等，故B错误；从平衡位置开始增大分子间距离，分子间
的引力将减小、斥力将减小，故C错误；人感觉到的温度高低与物
体的温度以及热传递的快慢都有关，人感觉到某个物体很凉，不能
说明这个物体的温度很低，故D错误。
3. （多选）两个原来处于热平衡状态的系统分开后，由于受外界的影
响，其中一个系统的温度升高了5 K，另一个系统温度升高了5
℃，则下列说法正确的是（　　）
A. 两个系统不再是热平衡系统了
B. 两个系统此时仍是热平衡状态
C. 两处系统的状态都发生了变化
D. 两个系统的状态都没有发生变化
解析：两个系统原来温度相同而处于热平衡状态，分开后，由于升高的温度相同，接触后两者仍处于热平衡状态，新的热平衡状态下温度比以前升高了，两个系统的状态都发生了变化，B、C正确。
4. （多选）下列关于热力学温度的说法中正确的是（　　）
A. －33 ℃＝240.15 K
B. 温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K
C. 摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D. 温度由t ℃升至2t ℃，对应的热力学温度升高了（t＋273.15）K
解析：　由T＝（t＋273.15）K可知，－33 ℃相当于240.15 K，A正确；由T＝（t＋273.15）K可知，ΔT＝Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K，B正确；因为绝对零度不能达到，故热力学温度不可能取负值，而摄氏温度可以取负值，C错误；温度由 t ℃ 升至2t ℃，对应的热力学温度：初态温度为（t＋273.15）K，末态温度为（2t＋273.15）K，热力学温度升高了t K，D错误。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
题组一　热平衡定律和温度
1. 如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的（　　）
A. 温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B. 温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C. 温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝
固”状态
D. 温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
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解析：　如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量
如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分
子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。故选A。
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2. （多选）下列物体中处于平衡态的是（　　）
A. 冰水混合物处在1 ℃的环境中
B. 将一铝块放入沸水中加热较长的时间
C. 冬天刚打开空调的教室内的气体
D. 用玻璃杯盛着的开水放在室内足够长时间
解析：冰水混合物在1 ℃的环境中要吸收热量，温度升高，不是平衡态，A错误；当铝块放在沸水中足够长的时间，铝块各部分的温度与沸水的温度相同，达到平衡态，B正确；同理可知D也正确；冬天刚打开空调的教室内的气体各部分温度不同，不是平衡态，C错误。
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3. （多选）关于平衡态和热平衡，下列说法正确的是（　　）
A. 只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B. 两个系统在接触时它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来
的温度是相等的
C. 热平衡就是平衡态
D. 处于热平衡的几个系统的温度一定相等
解析：　描述系统的状态参量不止一个，仅仅根据温度不变且处处相等，不能得出系统一定处于平衡态的结论，A错误；根据热平衡的定义可知，B、D正确；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个接触的系统相互影响的最终结果，C错误。
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题组二　温度计与温标
4. 两支内径不同、下面玻璃泡内水银质量相等的合格的温度计，同时
插入一杯热水中，过一会儿则会看到（　　）
A. 两支温度计水银柱上升的高度相同，示数相同
B. 内径细的温度计水银柱升得较高，示数较大
C. 内径粗的温度计水银柱升得较高，示数较大
D. 内径粗的温度计水银柱升得较低，两支温度计示数相同
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解析：　同一杯热水，用两只不同的温度计测量，温度计示数应
该相同，故B、C错误；玻璃泡中水银质量相等，说明水银受热后
膨胀程度相同，即增大的体积是相同的，内径的不同影响的是水银
柱升高的高度，内径粗的温度计水银柱升得较低，内径细的温度计
水银柱升得较高，温度计示数应该相同，故A错误，D正确。
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5. 以下说法正确的是（　　）
A. 在国际单位制中温度的单位为摄氏度
B. 0 ℃的水和冰的分子平均动能可能不同
C. 如果两个系统均与第三个系统处于热平衡状态，则这两个系统也
处于热平衡状态
D. 在没有外界影响的情况下，密闭容器内的气体静置足够长时间
后，每个分子的速度大小均相等
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解析：　在国际单位制中温度的单位为开尔文，故A错误；温度
是分子平均动能的标志，温度相同的物体其分子平均动能相同，故
B错误；根据热平衡定律知，如果两个系统均与第三个系统处于热
平衡状态，则这两个系统也处于热平衡状态，故C正确；分子的热
运动是杂乱无章的，每个分子的速度大小不会均相等，故D错误。
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6. 把摄氏温标和热力学温标做成函数关系图（如图），正确的是（　）
解析：　摄氏温标用t表示，热力学温标用T表示，则热力学温标
和摄氏温标的函数关系式为T＝t＋273.15 K，由函数关系式可知，
T-t图像的斜率为正值，且当T＝0时，t为负值，故A、B、D错误，
C正确。
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7. （多选）严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动。为了
测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室
温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是（　　）
A. 用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，
读出温度计的示数
B. 取一空的塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中
放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即读出温
度计的示数
C. 若温度计显示的示数为摄氏温度4 ℃，即热力学温度4 K
D. 若温度计显示的示数为摄氏温度4 ℃，即热力学温度277.15 K
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解析：　要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，但因隔着冰无法直接读数，把温
度计直接从水中取出来，显示的也不再是原热平衡状态下的温度，
选项A错误，B正确；根据热力学温度与摄氏温度的关系式可知T＝
t＋273.15 K＝277.15 K，选项C错误，D正确。
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8. 上海某天的最高温度为33 ℃，最低温度为22 ℃，用热力学温标来
表示上海这一天的最高温度和最大温差分别为（取T＝t＋273 K）
（　　）
A. 33 K；11 K B. 306 K；11 K
C. 33 K；295 K D. 306 K；295 K
解析：　用热力学温标来表示的最高温度和最低温度分别为T1＝
273＋t1＝（273＋33）K＝306 K，T2＝273＋t2＝（273＋22）K＝
295 K，最大温差为ΔT＝T1－T2＝306 K－295 K＝11 K，故选B。
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9. （多选）实际应用中，常用到一种双金属温度计，它是利用铜片与
铁片压合在一起的双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化的原理
制成的，图甲中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各
种相关叙述正确的有（　　）
A. 该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系
数不同的金属
B. 双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性
质来工作的
C. 由图甲可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D. 由图乙可知，双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
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解析：　该双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的，双金属片的弯曲程度随温度的变化而变化，A、B正确；题图甲中，加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，C正确；题图乙中，温度计示数是沿顺时针方向增大的，说明当温度升高时温度计指针沿顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D错误。
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10. 水和汞的密度随温度的变化关系如图所示，根据图像判断，人们
选择的温度计中的测量物质及其依据是（　　）
A. 水，水的密度小
B. 水，水的密度出现异常现象
C. 汞，汞的密度大
D. 汞，汞的密度与温度呈规则的线性关系
解析：　由于水的密度和温度关系的曲线是不规则曲线，如
果选水为测温物质，则温度计刻度不均匀；而汞的密度与温度
呈规则的线性关系，选汞为测温物质，温度计刻度均匀。故选
项D正确。
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11. 水银温度计浸在冰水中时，水银柱的长度是 4.0 cm；温度计浸在
沸水中时，水银柱长度为 24.0 cm。
（1）温度计浸在某种沸腾的化学溶液中时，水银柱的长度为25.4
cm，试求该溶液的沸点。
答案：107 ℃　
解析：设水银柱的长L与温度t成线性关系
L＝at＋b
当t＝0 ℃时，L＝4 cm，所以L＝a×0＋b＝b＝4 cm
当t＝100 ℃时，L＝24 cm，
所以L＝100a＋b＝100a＋4＝24
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解得a＝0.2
因此得到柱长与温度的关系L＝（0.2t＋4）cm
所以当L＝25.4 cm时，将其代入公式可得
0.2t＋4＝25.4，解得t＝107 ℃
故该溶液沸点为107 ℃。
解析：由（1）中可得公式L＝（0.2t＋4）cm
当t＝28 ℃时，代入公式可得L＝（0.2×28＋4）cm＝9.6 cm。
（2）在室温28 ℃时，水银柱的长度为多少？
答案：9.6 cm
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12. 家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度，摄氏温度是把冰水混
合物的温度定为0 ℃，水沸腾的温度定为100 ℃，两温度之间分
为100等份，每一等份为1 ℃；而华氏温度把冰水混合物的温度定
为32华氏温度，水沸腾的温度定为212华氏温度，中间分为180等
份，每一等份为1华氏温度。（本题所述皆为标准大气压下）
（1）温度每上升1 ℃，即上升多少华氏温度？
答案：1.8 华氏温度　
解析：1 ℃＝华氏温度＝1.8华氏温度。
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（2）人的正常体温若取37 ℃，对应多少华氏温度？
答案：98.6华氏温度
解析： 37×1.8华氏温度＋32华氏温度＝98.6华氏温度。
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