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人教版高中物理选择性必修3
2.1 温度和温标
问题与思考
假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成A、B两部分，他们的压强分别为PA、PB ,温度分别为TA、TB。打开挡板K后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态？
PA、TA
PB、TB
K
A
B
阅读思考
1
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6
什么是热力学系统？
什么是热平衡？什么是温度？
什么是状态参量？气体的状态参量有哪些？
什么是平衡态？系统处于平衡态有什么特点？
什么是温标？如何确定一个温标？
常见的温标有哪些？什么是热力学温标？
研究物理问题要选择合适的研究对象。研究的问题不同我们选取的系统常不同
一、状态参量与平衡态
热力学系统
1、热力学系统
研究某一容器中气体的热学性质，研究对象就是容器中大量分子组成的系统，这就是一个热力学系统，简称系统。
系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界或环境
外界
一、状态参量与平衡态
2、状态参量 ： 描述系统状态的物理量叫做状态参量。
(3)几何性质：
描述系统的大小、形状、体积等
(4)力学性质：
描述系统的压强、应力、表面张力等
(5)热学性质：
描述系统温度
(6)电磁性质：
描述系统在电、磁场作用下的性质，如电场强度，磁感应强度等
(1)空间性质：
描述系统的位置、位移等
(2)运动性质：
描述系统的速度、加速度等
一、状态参量与平衡态
3、气体的状态参量
(1)温度
(2)体积
(3)压强
——热学性质
——几何性质
——力学性质
例如：某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20oC时的气压为5atm.
一、状态参量与平衡态
4、平衡态
在没有外界影响的情况下，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状态，该种状态叫做平衡态。
特点：
1、是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停的做无规则运动，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。
2、是一种理想情况。
思考与讨论
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？
这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外在因素的影响.
铁丝
二、热平衡与温度
1、热平衡：相互接触的两个系统通过传热等相互作用，经过一段时间后，两个系统各自的状态参量不再变化时，我们就说这两个系统达到了平衡，这种平衡叫做热平衡。
热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统（一般处于平衡态）。
因此可以说，只要两个系统在接触时不传热，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
A
B
A
B
1、（多选）下列状态处于热平衡态的是 ( 　　)
A、将一金属块放在沸水中加热足够长的时间
B、冰水混合物处在0℃环境中
C、一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动，容器突然停止运动，容器内的气体
D、2分钟内教室内的气体
AB
趁热打铁
二、热平衡与温度
2、热平衡定律（热力学第零定律）：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热平衡，这个结论称为热平衡定律。
A
B
C
C
A
B
热平衡
热平衡
热平衡
二、热平衡与温度
初中物理中，我们把温度看做物体冷热程度的标志，尽管这种认识比较肤浅，但它与我们这里对温度的定义是一致的。设想两个冷热不同的物体相互接触后，过一段时间当它们达到平衡时，两个物体不就是“冷热相同”吗!
A
800C
B
300C
A
B
两个系统达到热平衡时，它们具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
3、温度
二、热平衡与温度
三、温度计与温标
温度计是测量温度的工具。
1、温度计
常见温度计的测量原理:
水银温度计
——水银的热膨胀
电阻温度计
——金属电阻随温度变化
气体温度计
——气体压强随温度变化
电偶温度计
——电势差随温度变化
伽利略温度计
三、温度计与温标
为什么温度计能测量不同物体的温度？
如果温度计和A处于热平衡，同时和B处于热平衡，那么根据热平衡定律，A和B的温度相等，这就是温度计能够测量温度的基本原理。
三、温度计与温标
2、温标
定量描述温度的方法叫温标。
建立一种温标的三要素：
(1)选择测温物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。
(2)确定温度的零点。
(3)对测温属性随温度的变化关系作出规定（即规定分度的方法）。
用符号“F”表示，把一定浓度的盐水凝固时的温度定为0℉,把纯水凝固时的温度定为32 ℉，把标准大气压下水沸腾的温度定为212℉，中间分为180等份，每一等份代表1度。
3、几种常见的温标
三、温度计与温标
①华氏温标
②摄氏温标
用符号“C”表示，其结冰点是0°C，在1标准大气压下水的沸点为100°C，中间分为180等份，每一等份代表1度。
摄氏度=（华氏度－32）÷1.8
热力学温标是由威廉·汤姆森，第一代开尔文男爵于1848年利用热力学第二定律的推论卡诺定理引入的。它是一个纯理论上的温标。
英国的数学物理学家、工程师
威廉·汤姆森
宇宙温度的下限，即绝对零度，规定为热力学温标的零点，记为“0 K”。水的三相点（固、液、气三相平衡共存的唯一状态）的温度为273.15K。
T=273.15+t (K) ΔT=Δt
三、温度计与温标
③热力学温标
3、几种常见的温标
2、（多选）下列关于热力学温度的说法中，正确的是( )
A、热力学温度的零点是－273.15 ℃
B、-1360C比136K温度高
C、0oC等于273.15K
D、1℃就是1K
ABC
趁热打铁
一、状态参量与平衡态
课堂小结
热力学系统
状态参量
平衡态
二、热平衡与温度
热平衡
热平衡定律
温度
三、温度计与温标
温度计
温标
常见的温标
1、（单选）某同学自定一种新温标P，他将冰点与沸点之间等分为200份，且将冰点的温度定为50 P，该同学测量一杯水的温度为150 P，则该温度用摄氏温度表示时应为(　　)
A、30 ℃ B、40 ℃ C、50 ℃ D、60 ℃
牛刀小试
C
牛刀小试
2、（单选）常用的两种表示温度的方法就是摄氏温标和热力学温标，关于温度和温标，下列说法正确的是（　　）A．摄氏温度升高1℃小于热力学温度升高1KB．某物体热力学温度是20K，摄氏温度就是293.15℃C．热力学温标亦称“绝对温标”，是由玻意耳首先引入的D．摄氏温度有负值，热力学温度不可能取负值
D
3、（多选）下列说法正确的是 (　 　)
A、两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B、如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡
C、温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的惟一物理量
D、热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
BCD
牛刀小试
4、天气预报某地的最高气温是27℃，它是多少开尔文 进行低温物理的研究时热力学温度是2.5K，它是多少摄氏度
解：
（1）已知t=27℃带入
T = t + 273.15
T=27+273.15=300.15K
（2）已知T=2.5K带入
T = t + 273.15
2.5 = t + 273.15
t= -270.65 ℃
牛刀小试
同学们再见！

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