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2.1 温度和温标
人教版（2019）物理选择性必修第三册 第二章
气体、固体和液体
核心素养
物理观念
1.知道热力学系统及热力学系统的状态参量。
2.知道平衡态和热平衡的定义
3.明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系。
4.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。
科学思维
1.体会两个不同系统热平衡建立的过程。理解热平衡建立的条件。
2.体会生活中的热平衡现象,会利用热学参量分析有关现象。
日常生活中我们会借助这些仪器和设备测量什么？
联系生活实际思考：
我们在初中已经学过了测量温度时常用的一种单位——“摄氏度”，它是以标准大气压下，冰水混合物的温度为0度，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。这种以冰水混合物的温度为0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。
今天我们将进一步学习有关温度和温标的知识。
一、状态参量与平衡态
系统：研究某一容器中气体的热学性质，其研究对象是容器中的大量分子组成的系统，这在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。
外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。
气体就是系统
容器和酒精灯就是外界
用酒精灯加热容器中的气体，把气体作为研究对象，它就是一个热力学系统，而容器和酒精灯就是外界。
在力学中，为描述物体（质点）的运动状态，我们使用了物体的位置和速度这两个物理量。
在热学中，为确定系统的状态，也需要用到一些物理量，这些物理量叫作系统的状态参量。
一辆汽车经过某海湾时的速度为30m/s，加速度为5m/s2。
讨论：在热力学中，我们经常用到的系统的状态参量有哪些？
状态参量：表示系统某种性质的物理量
系统间力的作用用压强P
力学参量
几何参量
确定系统冷热程度用温度T
热学参量
容积为100L
温度为20oC
确定空间范围用体积V
状态参量
对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）,我们说系统达到了平衡态。
封闭系统
密集
稀疏
容器与外界没有能量交换
经过足够长的时间
各个部分的状态参量不随时间变化
特点：
处于平衡态的系统，其整体的宏观性质将不随时间而变化、且具有确定的状态
思考：在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，这个状态是平衡态吗？
冷空气
温空气
非平衡态
平衡态
平衡态对应的是无外界影响下的状态。
初中我们就学过，用温度计测水温，待温度计稳定后，温度计的温度就是水温。
那么凭什么说温度计的温度就是水温呢？
这要从热平衡说起
二、热平衡
如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将改变，但经过一段时间后，状态参量不再变化，我们就说两个系统达到了热平衡。
注意：
“平衡态”指的是一个系统的状态；
“热平衡”指的是两个系统之间的关系
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，热平衡的概念也适用于原来没有发生过作用的系统。
如果两个系统接触后状态不会发生变化，我们就说他们原来处于热平衡状态。
思考：若A与C处于热平衡状态，而B与C也处于热平衡状态，那么A和B之间处于什么状态？
实验表明：
A与B之间也处于热平衡状态
热平衡定律：若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。
注意：
“平衡态”指的是一个系统的状态；
“热平衡”指的是两个系统之间的关系
处于热平衡的两个系统，它们必定具有某个相同的热学性质
打开阀门K，最终活塞处于某个位置静止不动。
两带电体相连后，其带电状态不发生变化。
力学平衡
具有一种相同的力学性质
压强
静电平衡
具有一种相同的电学性质
电势
若两个系统接触后，它们的热学状态不发生变化。
热平衡
具有一种相同的热学性质
温度
说明两个系统原来就已经处于相同的热平衡状态。
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
初中
高中
温度是描述物体冷热程度的物理量
温度：两个系统达到热平衡时，温度相同
温度反映了组成物体的大量分子的无规则运动的激烈程度
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
重新认识温度
两个系统达到热平衡时具有的共同性质是温度相同
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
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
二、热平衡与温度
1．热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量不再变化，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡．
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热平衡．
3.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．
4．温度：热平衡中，表征“共同的热学性质”的物理量．
5．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．
6．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的温度．
7．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 高中
100C
500C
初中
温度是描述物体冷热程度的物理量
300C
三、温度与温标
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
1.温度
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（水银/铂/气体/热电偶）
②确定测温属性（体积/电阻/压强/电动势）
③选定温度零点和分度方法
三、温度与温标
瑞典人摄尔修斯（A.Celsius，1701—1744）在1742年首先提出的一种经验温标，过去曾被广泛使用。
摄氏温标
规定： 标准大气压下冰的熔点为0度,沸水为100度,期间分为100等份
三、温度与温标
2.温标：定量描述温度的方法叫做温标
1）摄氏温标：符号t 单位℃
规定标准大气压下冰水混合物的温度为零度，沸水的温度为100度，在0和100之间分成100等份，每一等份就是1℃，这种表示温度的方法就是摄氏温标，表示的温度叫摄氏温度，用t表示。
三、温度与温标
2）热力 学温标：符号T 单位K(开尔文，简称开)
规定摄氏温度-273.15℃为零值，它的一度也等于摄氏温度的一度，这种表示温度的方法就是开尔文温标，也叫热力学温标。表示的温度叫热力学温度，用T表示
热力学温标与摄氏温标的关系：T=t+273.15 K
三、温度与温标
3.温度计的测温原理
1）水银温度计: 根据物体的热胀冷缩的性质来测量温度。
2）金属电阻温度计: 根据金属的电阻随温度的变化来测量温度。
3）气体温度计: 根据气体压强与温度的关系来测量温度。
根据不同导体因温差产生的电动势大小来测量温度。
4）电偶温度计:
三、温度与温标
一、状态参量与平衡态
1. 在物理学中所研究的对象，称为系统。
2. 系统之外与系统发生相互作用的其他物体，统称为外界。
3. 状态参量：表示系统某种性质的物理量
体积V
、压强P
、温度T
4. 平衡态：对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的
状态参量会达到稳定（不随时间变化）的状态 。
二、热平衡与温度
1. 热平衡：如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将会互相影响而分别改变，但经过一段时间后，状态参量不再变化，我们就说两个系统达到了热平衡。
课堂小结
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
两个系统也必定处于热平衡。
3.共同的热学性质：
达到热平衡的系统具有相同的温度
三、温度计与温标
T = t + 273.15K
开氏温度T与摄氏温度t的关系是：
课后作业
课本练习与应用
谢谢聆听

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