资源简介

(共30张PPT)
第2章 气体 固体 液体
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，它们的压强分别为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
新课导入
第1节 温度和温标　
[教材链接] 阅读教材“状态参量与平衡态”相关内容,完成下列填空:
(1)热力学系统:由　　　　　　组成的系统叫作热力学系统,简称系统.
(2)外界:系统之外与系统发生　　　　　　的其他物体统称为外界.
(3)状态参量:为确定系统的状态所需要的一些量,如:　　　　、　　　　、温度等.
(4)平衡态:无外界影响,　　 　　　　　　的状态.
说明:平衡态是状态量,不是过程量,处于平衡态的系统,状态参量在较长时间内不发生变化.
学习任务一
学习任务一 状态参量与平衡态
大量分子
相互作用
体积
压强
系统各部分的状态参量稳定
[物理观念]
学习任务一
学习任务一 状态参量与平衡态
描述对象 状态参量 参量类型
状态参量：
质点的运动状态
位置和速度v
运动学参量
系统的空间范围
体积V
系统间或内部力的作用
压强P
几何参量
力学参量
热学参量
确定系统冷热程度
温度T
例如：某钢瓶容积为100L，其内煤气温度为20oC时的气压为5atm。
表示系统某种性质的物理量
热力学系统
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达到稳定（不随时间变化）时的状态 。
平衡态：
5atm
60oC
0oC
2atm
系 统
平衡态
分子做无规则运动
宏观性质
例如：把不同压强，不同温度的两箱气体注入同一容器：
压强大的气体会向压强小的一方流动。
温度高的会向温度低的一方传热。
经过一段时间后，容器各点的压强和温度都不再变化。
如果容器与外界没有能量交换
非平衡态
平衡态
例1 (多选)下列说法中正确的是 ( 　)
A.状态参量是描述系统状态的物理量,故当系统的状态变化时,其各个状态参量都会改变
B.当系统不受外界影响,且经过足够长的时间,其内部各部分状态参量将会达到稳定
C.只有处于平衡态的系统才有状态参量
D.两个物体间发生热传递时,它们组成的系统处于非平衡态
学习任务一
BD
学习任务一
[解析]由于描述系统的各种性质需要不同的物理量,只要其中某个量变化,系统的状态就会发生变化,不一定各个状态参量都发生变化,选项A错误;
系统处于平衡态或非平衡态,只是状态参量有无变化,选项C错误;
当系统不受外界影响时,系统总要趋于平衡,其内部各部分状态参量趋于稳定,选项B正确;
两个物体间发生热传递时,两个物体组成的系统内部仍存在温差,故系统处于非平衡态,选项D正确.
【要点总结】
对平衡态的理解
(1)在没有外界影响的情况下,系统内的各部分的状态参量达到稳定,即达到平衡态.
(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.
(3)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,表现为系统的宏观参量体积、压强、温度不随时间变化.
学习任务一
[科学探究]用手心握住体温计玻璃泡,观察到体温计的示数逐渐上升.当体温计与人体温度　　　　时,达到了　　　　,体温计的示数不再上升.
[教材链接] 阅读教材“热平衡与温度”相关内容,完成下列填空:
(1)热平衡:如果两个系统相互接触而　　　　,它们的　　　　　　将改变.经过一段时间后,状态参量就不再变化了,这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　　　　　,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.
(3)温度:表征处于热平衡的系统的共同　　　　　　的物理量.
热平衡
学习任务二 热平衡与温度
学习任务二
相同
传热
状态参量
热平衡
热学性质
10oC
5atm
12oC
5.5atm
气缸、活塞都是绝热的
1、热力学系统间的相互作用
甲系统
力学平衡
具有一种相同的力学参量
压强
相互接触而传热
乙系统
热
冷
甲系统
乙系统
温
甲系统
乙系统
这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡。这种平衡叫作热平衡
二.热平衡与温度
2、热平衡
[物理观念]对热平衡的理解
学习任务二 热平衡与温度
学习任务二
①平衡态不是热平衡。平衡态是对某一系统而言的，而热平衡是对两个接触的系统而言的。
②即使两个物体没接触过，但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就处于热平衡。
【问题】“平衡态”就是“热平衡”吗？
【答】不是。
1）“平衡态”指的是一个系统的状态。
“热平衡”指的是两个或多个系统之间的关系。二者本质不同。
2）“平衡态”是指在没有外界影响下，一个系统的温度，压强，体积都不变了；
而热平衡是指两个或多个系统的之间的关系，不要混淆。
冷空气
热水
热水
温空气
热水
温水
非平衡态
平衡态
例2 [2023·烟台二中月考] 关于平衡态和热平衡,下列说法正确的是 (　)
A.热平衡就是平衡态
B.只要系统的温度不变化,系统就处于平衡态
C.处于热平衡的两个系统内能一定相同
D.处于热平衡的两个系统温度一定相同
学习任务二
D
[解析]平衡态是针对某一系统而言的,热平衡是两个系统相互影响的最终结果,故A错误;
一个系统的温度、压强、体积都不变化,系统才处于平衡态,仅仅根据温度不变不能得出系统一定处于平衡态的结论,故B错误;
如果两个系统处于热平衡,则它们的温度一定相同,但是内能不一定相同,故C错误,D正确.
变式1 (多选)[2023·荆州中学月考] 关于温度,下列说法中正确的是 ( 　)
A.一个分子的运动速度越大,它的温度就越高
B.物体的状态发生变化时,它的温度可以保持不变
C.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
D.温度是分子热运动剧烈程度的反映,当温度升高时物体内部每个分子的动能都增加
学习任务二
BC
[解析]温度是针对一个系统大量分子而言的,A错误;
物体的状态发生变化其温度不一定变化,如零度的水变成零度的冰,故B正确;
由热平衡定律可知,若物体与A处于热平衡,它同时也与B处于热平衡,则A的温度便等于B的温度,这就是温度计用来测量温度的基本原理,C正确;
温度是分子平均动能的标志,这是统计规律,对于单个分子是不成立的,即当温度升高时并不是每个分子的动能都增大,故D错误.
【要点总结】
1.平衡态与热平衡的比较
学习任务二
平衡态 热平衡
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.温度的含义
3.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.使温度计与待测物体接触,达到热平衡,其温度与待测物体的温度相同.
学习任务二
宏观角度 　表示物体的冷热程度
微观角度 　反映分子热运动的剧烈程度,温度是分子平均动能的标志
热平衡 角度 　温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的.热平衡定律指出,一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
[教材链接] 阅读教材“温度计与温标”相关内容,完成下列填空:
(1)摄氏温标
摄氏温标是一种常用的表示温度的方法,规定标准大气压下冰的熔点为　　　　,水的沸点为　　　　,并据此把玻璃管上0 ℃刻度和100 ℃刻度之间均匀分成100等份,每份算作1 ℃.
(2)热力学温标
①定义:热力学温标表示的温度叫作热力学温度,它是国际单位制中七个基本量之一,用符号T表示,单位是开尔文, 简称　　　,符号为　　　.
②摄氏温标与热力学温标的关系:摄氏温标由热力学温标导出,摄氏温标所确定的温度用t表示,它与热力学温度T的关系是　　　　　　　　　.
学习任务三
0 ℃
100 ℃
开
K
T=t+273.15 K
学习任务三 温度计与温标
1、测温物质
——热胀冷缩的特性
2、确定温度零点和分度值
如：
如：
水银
酒精
气体
标准大气压下
100等份
冰水混合物
沸腾的水
100℃
0℃
3、温标
①摄氏温标（摄氏温度）：单位用℃来表示
②华氏温标（华氏温度）：单位用F来表示
③热力学温标（热力学温度）：单位用K来表示
T = t + 273.15K
开氏温度T与摄氏温度t的关系是：
[科学探究] 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 　　　　　(选填“越低”或“越高”).
学习任务三 温度计与温标
学习任务三
越低
名称 原理
水银温度计 　根据水银的　　　　　的性质来测量温度
金属电阻温度计 　根据金属的　　　　　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　　　　而产生电动势的大小不同来测量温度
双金属温度计 　根据线膨胀程度不同的两金属片的　　　　　　随温度变化来测量温度
[物理观念]常见温度计的原理
学习任务三
热膨胀
电阻率
压强
温差
弯曲程度
学习任务三
形形色色的温度计
固体温度升高时会膨胀
把线膨胀程度不同的两种金属片压合在一起，温度变化时，双金属片的弯曲程度会发生变化，带动指针偏转，指示温度
把一条金属丝的两端分别与另一条不同材料金属丝的两端熔焊，接成闭合电路，倘若两个焊点之间有温度差，电路中就有电动势产生，温度差越大，电动势也越大。
根据电动势就可以度量两个焊点之间的温度差。
温差电现象
科学漫步
学习任务三
各种温度计中，起测温作用的器件种类是不同的，即随温度变化的物理量不同，说说下面几种分别是依据哪种物理量随温度的变化来实现测温？
水银温度计 气体温度计 热电偶温度计
——水银热胀冷缩
电阻温度计
—金属电阻随温度变化
——气体压强随温度变化
——不同导体因温差产生的电动势大小
例3 关于温度与温标,下列说法正确的是 (　)　　　　　　　　
A.温度与温标是一回事,所以热力学温标也称为热力学温度
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.热力学温度每1 K的大小与摄氏温度每1 ℃的大小相等
学习任务三
D
[解析]温标是温度数值的表示方法,所以温度与温标是不同的概念,用热力学温标表示的温度称为热力学温度,选项A错误.
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,故选项B错误.
摄氏温度的每1 ℃与热力学温度的每1 K的大小相等,选项D正确.
摄氏温度升高3 ℃,也就是热力学温度升高了3 K,故选项C错误.
变式2 [2023·长沙一中月考] 气体初始温度为27 ℃,升高了20 ℃.用热力学温标表示,下列说法正确的是(　)
A.气体初始温度为300.15 K,升高了20 K
B.气体初始温度为27 K,升高了20 K
C.气体初始温度为300.15 K,升高了293.15 K
D.气体初始温度为27 K,升高了293.15 K
学习任务三
A
[解析]摄氏温度与热力学温度的关系是T=t+273.15 K,气体初始温度为27 ℃,气体初始温度用热力学温标表示为T=t+273.15 K=300.15 K.温度升高了Δt=ΔT=20 K,故A正确,B、C、D错误.
【要点总结】
1.T=t+273.15 K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础.
2.摄氏温度变化1 ℃与热力学温度变化1 K是等效的,即ΔT=Δt,而不是ΔT=Δt+273.15 K.
3.0 K是低温的极限,只能无限接近,但不可能达到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值.
4.确定一个温标的方法:(1)选择某种具有测温属性的物质;(2)了解测温物质的某个状态参量随温度变化的函数关系;(3)确定温度的零点和分度.
学习任务三
状态参量与平衡态
平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间变化的稳定的状态
热平衡
与温度
热平衡：状态参量不再变化，两个系统对于传热已经达到平衡
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
温度：两个系统处于热平衡时，具有的共同的热学性质
温标
温度和温标
摄氏温标(t)
热力学温标(T)
关系式：T＝t＋273.15 K
状态参量
体积V
压强P
温度T
标准大气压下
100等份
冰水混合物
沸腾的水
100℃
0℃
课堂小结
课后习题
1. “在测定某金属块的比热容时，先把质量 已知的金属块放在沸水中加热。经过一段时间 后把它迅速放入质量已知、温度已知的水中， 并用温度计测量水的温度。当水温不再上升时， 这就是金属块与水的共同温度。根据实验数据 就可以计算金属块的比热容。”在这样的叙述中， 哪个地方涉及了“热平衡”的概念？
1.在以上叙述中，有两个地方涉及“热平衡”。第一处是金属块放在沸水中，经过一段时间后，金属块和沸水组成的系统温度相同，这两个系统达到“热平衡”。第二处是将金属块迅速放入质量已知、温度已知的水中，并用温度计测水温，当水温不再升高，这时金属块、水和温度计组成的系统温度相同，它们也达到了“热平衡”。
2. 天气预报某地某日的最高气温是 27 ℃， 它是多少开尔文？进行低温物理的研究时，热 力学温度是 2.5 K，它是多少摄氏度？
课后习题
课后习题
3. 已知某物理量 X 与热力学温度 T 成正比， 请把这个关系式用等式表示出来。现在用摄氏 温度 t 来表示温度，这个关系式又该怎么写？ 分别画出 X-T 图像和 X-t 图像的草图。
课后习题
4. 图 2.1-5 甲表示某金属丝的电阻 R 随摄 氏温度 t 变化的情况。把这段金属丝与电池、 电流表串联起来（图 2.1-5 乙），用这段金属丝 做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的 温度刻度，就得到了一个简单的电阻温度计。 请判断 ：如果电池的电动势和内阻都是不变的， 电流表上代表 t1、t2 的两点，哪个应该标在电 流比较大的刻度上？

展开更多......

收起↑