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高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册第二章 气体、固体和液体1 温度和温标学习任务单
课题 温度和温标 年 级 高二
知识点来源 高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册第二章《温度和温标》
学习目标 1.知道平衡态及系统的状态参量. 2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系. 3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系．
学习重难点 了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系
【自主预习】 一、状态参量与平衡态 1．热力学系统和外界 (1)热力学系统：由 组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统． (2)外界：系统之外与系统发生 的其他物体统称外界． 2．状态参量：用来描述系统状态的物理量．常用的状态参量有体积V、压强p、 等． 3．平衡态：在没有外界影响的情况下，系统 都不随时间而变化的稳定状态． 二、热平衡与温度 1．热平衡：两个相互接触的热力学系统，最后系统的状态参量都不再 ，这时两个系统具有“共同性质”，我们就说这两个系统达到了 ． 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定处于 ． 3．温度：热平衡中具有的“ ”叫做温度．这就是温度计能够用来测量温度的基本原理． 4．热平衡的性质：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度． 三、温度计与温标 1．常见温度计及其测温原理 名称原理水银温度计根据水银 的性质来测量温度金属电阻温度计根据金属铂的 随温度的变化来测量温度气体温度计根据气体 随温度的变化来测量温度热电偶温度计根据不同导体因 产生电动势的大小来测量温度
2.确定一个温标的方法 (1)选择某种具有测温属性的物质． (2)了解测温物质随温度变化的函数关系． (3)确定温度的 和 的方法． 3．热力学温度T与摄氏温度t (1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下 为0 ℃， 为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成 等份，每份算做1 ℃. (2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫绝对温标．热力学温标表示的温度叫 ．用符号 表示，单位是 ，符号为 . (3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15_K. 【重点探究 】 一、状态参量与平衡态 (1)在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量．在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？ (2)如果系统与外界没有能量交换，该系统就达到平衡态了吗？ 1．热力学系统的状态参量 (1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围． (2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质． (3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度． 2．平衡态的理解 (1)热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同，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，表现为系统不受外界的影响，状态参量(压强、体积和温度)不随时间变化． (2)平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的． 例1　(多选)下列各个系统处于平衡态的是(　　) A．放在0 ℃的房间里的冰水混合物 B．放在沸水中加热足够长时间的铜块 C．电影院开空调5分钟内放映厅内的气体 D．突然被压缩的气体 二、平衡态与热平衡的比较　温度 (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？ 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 决定两个系统是否达到了热平衡的最主要参量是温度．因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低． 3．热平衡与温度 (1)对温度的理解 ①宏观上，表示物体的冷热程度． ②微观上，反映分子热运动的剧烈程度． ③一切达到热平衡的物体都具有相同的温度． (2)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． 例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 例3　(多选)关于热平衡，下列说法正确的是(　　) 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．标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡 C．量体温时体温计需要和身体接触十分钟左右是为了让体温计跟身体达到热平衡 D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态 三、温度计与温标 (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 1．“温度”含义的两种说法 (1)宏观角度：表示物体的冷热程度． (2)热平衡角度：两个处于热平衡的系统存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度． 2．温度计测温原理 一切互为热平衡的系统都具有相同的温度．温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体相同． 例4　(多选)关于温度与温标，下列说法正确的是(　　) A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法 B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值 C．摄氏温度升高3 ℃，在热力学温标中温度升高276.15 K D．－33 ℃与240.15 K表示同一温度 巩固练习 1．(状态参量和平衡态)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、体积都一定达到了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、压强变得一样，但体积仍可变化 2．(热平衡与温度)(多选)下列说法正确的是(　　) A．放在腋下足够长时间的水银体温计中的水银与人体达到热平衡 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．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡 D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡 3．(温标和温度)(多选)下列关于温度的说法正确的是(　　) A．水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的 B．水的沸点为100 ℃，用热力学温度表示即为373.15 K C．水从0 ℃升高到100 ℃，用热力学温度表示即为从273.15 K升高到373.15 K D．温度由摄氏t升至2t，对应的热力学温度由T升到2T 4.(温度计和温标)(2018·镇江市高三月考)仿照实验使用的液体温度计的原理，某同学设计了一个简易的气体温度计，如图所示，瓶中装的是气体，瓶塞密封不漏气，瓶塞上面细弯管中有一段液柱． (1)当温度升高时，液柱将向哪边移动？ (2)此温度计如何标上刻度呢？ (3)你能说出这个温度计的测温原理吗？ (4)为了提高此温度计的灵敏度，便于读数，可采取什么措施？ 【答案】 【自主预习】 一、1． (1)大量分子(2)相互作用2．系统状态　温度T 3．所有性质 二、1．变化　热平衡．2．热平衡．3． “共同热学性质”　温度计 三、1． 热胀冷缩　电阻　压强　温差　 2. (1)测温 (3)零点　分度的3．(1)冰的熔点　水的沸点　100(2)热力学温度．　开尔文， K. (3) t＋273.15_K. 【重点探究 】 一、状态参量与平衡态 【答案】　(1)体积、压强和温度．(2)不是． 例1　 【答案】　AB 解析　A选项中在0 ℃的房间里的冰水混合物，其温度、体积都不再变化，处于平衡态；B选项中铜块在沸水中加热足够长的时间后，其温度、体积也不再变化，处于平衡态；C选项中开空调5分钟内放映厅内气体的温度、压强都要变化，处于非平衡态；D选项中突然被压缩的气体体积变化，故其处于非平衡态．故选A、B. 二、平衡态与热平衡的比较　温度 【答案】　(1)因为体温计与人体温度相同，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． 例2　 【答案】　AD 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． 例3　 【答案】　ACD 解析　两个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．A、C、D正确，B错误． 三、温度计与温标 【答案】　(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 例4　【答案】　AD 解析　温标是温度数值的表示方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，选项A正确；摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，选项B错误；摄氏温度升高3 ℃，也就是热力学温度升高了3 K，选项C错误；由T＝273.15 K＋t，可知－33 ℃与240.15 K表示同一温度，D正确． 巩固练习 1．【答案】　A 【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A正确． 2． 【答案】　ACD 【解析】　当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温度有差异，它们之间就会发生热传递，高温物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相等，即达到热平衡，故A、D正确；两个物体的温度相同时，不会发生热传递，已经达到热平衡，故B错误；若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相等，所以b、c之间也达到了热平衡，故C正确． 3．【答案】　ABC 【解析】　水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的，A正确．根据T＝t＋273.15 K可知，100 ℃相当于热力学温标373.15 K，水从0 ℃升高到100 ℃，即从273.15 K升高到373.15 K；从t升高到2t，即从T＝t＋273.15 K升高到2t＋273.15 K，B、C正确，D错误． 4.【答案】　 【解析】　(1)当温度升高时，瓶内的气体受热膨胀挤压上方的液柱，液柱就会向左移动；(2)将此装置放在一个标准大气压下的冰水混合物中，在液柱正中间处标上0 ℃，将它放在一个标准大气压下的沸水中，在液柱正中间处标上100 ℃，然后将以上两个刻度之间的部分进行100等分，标上刻度就成了一个温度计；(3)这个温度计的测温原理是测温气体的热胀冷缩；(4)细弯管再细一点，瓶子再大些且气体再多些，细弯管内的液体尽可能少些等．

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