资源简介

(共38张PPT)
[学习目标]
1.知道什么是热力学系统，知道系统的状态参量。
2.理解温度的概念，知道平衡态、热平衡的定义。
3.知道热平衡定律的内容及判断系统处于热平衡的条件。
4.知道什么是温标，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
1.热力学系统和外界
(1)热力学系统：由大量分子组成，并与周围环境发生相互作用的________，它是热力学的研究对象，简称____。
(2)外界：系统的________简称外界。
2.气体的三个状态参量
(1)体积
①定义：气体的体积是指气体_____________的体积，气体体积就是贮放气体容器的____。
②国际单位：___。
宏观客体
系统
周围环境
所充满的容器
容积
m3
(2)压强
①定义：当大量分子对器壁碰撞时，就可以使器壁受到一个____的、____的作用力。作用在器壁________上的力就是压强。
②国际单位：帕斯卡，简称帕，符号是___。
(3)温度
①从微观上看，温度是处于热平衡系统的微观粒子__________的量度。
②从宏观上看，温度是系统自身分子___________的宏观表现。
持续
均匀
单位面积
Pa
热运动强弱
热运动性质
3.平衡态
一个热力学系统在没有____影响的情况下，系统的状态参量(温度、体积、压强等)在长时间内不随时间变化的状态。
4.热平衡
在没有外界影响的情况下，让两个热力学系统相互接触，使它们之间发生______，这种接触叫作热接触，经过一段时间后，这两个系统的状态________，即这两个系统达到了热平衡。
5.热平衡定律
如果两个系统____与第三个系统处于______，则这两个系统彼此也必定处于______。
外界
热传递
不再变化
分别
热平衡
热平衡
[易错辨析]
(1)当系统处于平衡态时，系统的温度、压强、体积等都不随时间变化。( )
(2)系统处于平衡态时分子是静止不动的。( )
(3)处于热平衡的两个系统的温度一定相同。( )
(4)处于热平衡的两个系统的压强一定相同。( )
√
×
√
×
[例1]　(多选)下列说法正确的是(　　)
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
BD
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，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，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，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，D正确。
[总结提升]
平衡态的理解
(1)平衡态的特点：系统的状态参量(温度、压强、体积)都不随时间变化。
(2)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。
(3)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传热，不接触时与外界没有传热，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传热，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。
AD
[总结提升]
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.热平衡与温度
(1)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：热平衡
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，这种温度数值的表示方法叫作摄氏温标。在摄氏温标中，温度的单位是 ℃，读作“摄氏度”。
(3)热力学温标
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。由它确定的温度叫作热力学温度或绝对温度，热力学温度的单位是______，简称__，符号是__。
2.摄氏温度与热力学温度的关系
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/℃＝____________。
标定方法
0 ℃
100 ℃
100
测温物质
开尔文
开
K
T/K－273.15
[思考探究]
(1)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
(2)将一壶0 ℃的冷水加热到100 ℃，用摄氏温标、热力学温标分别表示水始末的温度及温度变化。
提示　(1)274.15 K。　1 K。
(2)用摄氏温标表示：t1＝0 ℃，t2＝100 ℃，Δt＝100 ℃。
用热力学温标表示：T1＝273.15 K，T2＝373.15 K，ΔT＝100 K。
正
[例3]　下列关于温度的说法正确的是(　　)
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可知，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可知，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。
B
[例4]　(2025·四川德阳高二月考)温度计是生活、生产中常用的测温装置。如图为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为20～80 ℃，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及此时有色水柱下端所示温度分别为(　　)
C
A.20 ℃、80 ℃、64 ℃ B.20 ℃、80 ℃、68 ℃
C.80 ℃、20 ℃、32 ℃ D.80 ℃、20 ℃、34 ℃
[总结提升]　摄氏温标和热力学温标的比较
温标 摄氏温标 热力学温标
提出者 安德斯·摄尔修斯 开尔文
零点的规定 一个标准大气压下冰水混合物的温度 －273.15 ℃
温度名称 摄氏温度 热力学温度
温度符号 t T
单位名称 摄氏度 开尔文
单位符号 ℃ K
关系 (1)T＝t＋273.15 K，粗略表示：T＝t＋273 K
(2)摄氏温度的变化量与开尔文温度的变化量在数值上相等
1.(平衡态的理解)下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是(　　)
A.开空调2 min内教室内的气体处于平衡态
B.两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C.0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D.压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
解析　开空调2 min内教室内的气体温度要变化，故不是平衡态，A错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，是非平衡态，B正确；0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不是平衡态，C错误；压缩密闭容器中的空气，要对空气做功，机械能转化为内能，不是平衡态，D错误。
B
2.(热平衡定律和温度)(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唯一物理量
D.两物体发生热传递时，它们组成的系统处于平衡状态
解析　热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A错误，C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达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，故B正确；处于热传递过程中的两系统处于非平衡状态，故D错误。
BC
3.(温标)关于温标，下列说法正确的是(　　)
A.温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B.不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同
C.温标的规定都是人为的，没有什么理论依据
D.热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法，表示的温度数值没有关系
解析　温标不同，测量同一系统的温度数值一般不同，但所表示的温度可能是相同的，A正确，B错误；每一种温标的规定都有理论依据，有一定意义，如摄氏温标的0 ℃表示标准大气压下冰的熔点，100 ℃为标准大气压下水的沸点，C错误；热力学温标和摄氏温标在数值上的关系为T＝t＋273.15 K，D错误。
A
4.(热力学温度)(多选)关于热力学温度，下列说法正确的是(　　)
A.－33 ℃＝240 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 ℃升到2t ℃，对应的热力学温度升高了273 K＋t
解析　由T＝273 K＋t可知，－33 ℃＝240 K，ΔT＝Δt，故A、B正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为273 K＋2t，温度变化t K，故D错误；摄氏温度可取负值的范围为－273 ℃～0 ℃，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C错误。
AB
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[基础巩固练]
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、压强稳定，但体积仍可变化
解析　如果一个系统达到了平衡态，则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。
A
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2.(多选)下列关于热平衡的说法正确的是(　　)
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.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
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同，即达到热平衡，A、D正确；两个物体的温度相同时，不会发生热传递，B错误；若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相同，则b、c之间也达到了热平衡，C正确。
ACD
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3.(多选)下列说法正确的有(　　)
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，这两个系统原来的温度是相等的
C.热平衡就是平衡态
D.处于热平衡的两个系统的温度一定相等
解析　一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义可知，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，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，故C错误。
BD
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4.下列关于温度和温标的说法正确的是(　　)
A.温度就是温标的俗称
B.某物体的温度升高1 ℃和升高1 K冷热程度的改变是不同的
C.两个系统达到热平衡时，温度一定是相同的
D.在实际应用中，热力学温度的单位可根据实际情况选择 ℃或者K
解析　温度表示的是物体的冷热程度，温标是定量描述温度的方法，故A错误；摄氏温度t与热力学温度T的关系为T＝t＋273 K，ΔT＝Δt，故B错误；温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量，当两个系统达到热平衡时，温度一定是相同的，故C正确；热力学温度的单位是K(开尔文)，不能与摄氏度混用，故D错误。
C
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5.(2025·四川眉山高二月考)温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，相同的物理量是(　　)
A.内能 B.分子势能
C.分子平均动能 D.热量
解析　温度不同的两块金属接触，达到热平衡后，温度相同，即分子平均动能相同，故选C。
C
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6.(2025·江苏宿迁高二期末)关于热力学温标和摄氏温标(　　)
A.某物体摄氏温度10 ℃，即热力学温度10 K
B.热力学温度升高1 K大于摄氏温度升高1 ℃
C.热力学温度升高1 K小于摄氏温度升高1 ℃
D.热力学温标中的每1 K与摄氏温标中每1 ℃大小相等
解析　某物体摄氏温度10 ℃，即热力学温度(273＋10)K＝283 K，选项A错误；热力学温标中的每1 K与摄氏温标中每1 ℃大小相等，则热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 ℃，选项B、C错误，D正确。
D
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7.下列关于温标、温度的说法正确的是(　　)
A.某天最高气温是25 ℃，用热力学温度来表示即为25 K
B.某天最低气温是283 K，用摄氏温度来表示即为13 ℃
C.某天从早晨到中午，气温上升了10 ℃，用热力学温度来表示即上升了10 K
D.某天从早晨到中午，气温上升了10 ℃，用热力学温度来表示即上升了25 ℃
解析　根据热力学温度与摄氏温度的关系T＝t＋273 K可得，某天最高气温是25 ℃，用热力学温度来表示即为298 K，故A错误；某天最低气温是283 K，用摄氏温度来表示即为t＝(283－273)℃＝10 ℃，故B错误；某天从早晨到中午，气温上升了Δt＝10 ℃，由于数值上ΔT＝Δt，所以用热力学温度来表示即上升了10 K，故C正确，D错误。
C
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[能力提升练]
8.(2025·河北张家口高二月考)(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，小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，其中正确的做法是(　　)
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
BD
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解析　要测量冰下的温度，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，把温度计取出来，显示的也不再是原热平衡状态下的温度，故选项A错误，B正确；当t＝4 ℃时，根据热力学温度与摄氏温度的关系式得T＝t＋273.15 K＝277.15 K，故选项C错误，D正确。
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9.高温物体甲和低温物体乙发生热传递，最后达到热平衡，这个过程的实质是(　　)
A.甲把温度传给乙，最后甲、乙两者温度相等
B.甲把内能传给乙，最后甲、乙两者内能相等
C.甲把温度传给乙，最后甲、乙两者内能相等
D.甲把内能传给乙，最后甲、乙两者温度相等
解析　宏观上甲的温度降低，乙的温度升高，因而有的同学会错误地认为甲物体向乙物体传递了温度，而实质上是甲将内能传递给了乙；热传递完成后，甲、乙两物体达到热平衡，即两者温度相同，并不是内能相等，故A、B、C错误，D正确。
D
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10.下列关于摄氏温标和热力学温标的函数关系图正确的是(　　)
C
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C正确。
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11.小明自定义一种新温标p，他将标准大气压下水的冰点与沸点之间的温度等分为200格(每格为1 p)，且将冰点的温度定为50 p，今小明测得一杯水的温度为150 p，则该温度用摄氏温度表示为(　　)
A.30 ℃ B.40 ℃
C.50 ℃ D.60 ℃
C
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[拓展培优练]
12.(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，如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中正确的有(　　)
ABC
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　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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