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第二章 气体、固体和液体
1　温度和温标
High school physics
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。
理解温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。
03
02
知道系统的状态参量及平衡态
01
重难点
重点
为什么温度能够被测量呢？
温度
冷热程度
状态参量与平衡态
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，它们的压强和温度均不相等。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
会变成压强和温度一样的均匀的气体。
5atm
60oC
0oC
2atm
系 统
动态平衡
热力学系统和外界
2.系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。
1.研究对象是容器中的大量分子组成的系统，在热学中叫作热力学系统，简称系统。
外界
系统
状态参量 平衡态
压强p
体积V
温度T
状态参量
都均匀
不变化
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达到的稳定状态——平衡态。
用来描述系统状态的物理量
1.将鸡蛋放在沸水中加热足够长时间，鸡蛋处于平衡态吗？
答案　鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间，其温度、压强和体积都不再变化，是平衡态。
2.一根长铁丝，一端插入到100 ℃的沸水中，另一端放入到0 ℃ 恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不再随时间变化，这种状态是否为平衡态？为什么？
答案　这种状态不是平衡态，只是一种稳定状态，因为存在外界的影响。
非平衡态
100℃
0℃
有外界影响的稳定状态
1.(多选)(2025·阜阳市高二检测)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.两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态
√
√
由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个状态参量发生变化，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都存在状态参量，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；
两个物体间传热时，两个物体组成的系统内部存在温差，故系统处于非平衡态，选项D正确。
1.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，系统所有状态参量(压强、体积和温度)都不随时间变化。
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。
冷空气
热水
热水
温空气
热水
温水
非平衡态
平衡态
当热水中的温度计的读数不再升高的时候，我们自然认为此时温度计的温度（读数）就是热水的温度。
那么，我们凭什么说这个时候温度计的温度就是热水的温度？
02
热平衡与温度
将两个温度不同处于平衡态的系统相互接触，它们的状态参量将发生什么样的变化？热量如何传递？温度如何变化？
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。
热平衡
相互接触而传热
乙系统
热
冷
甲系统
温
甲系统
乙系统
热平衡定律
热平衡
A B
热平衡
B C
一定热平衡
A C
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。
两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。
水银温度不再升高，这个系统达到平衡态
水的温度不再升高，这个系统达到平衡态
这两个系统达到热平衡
温度
达到热平衡的系统都具有相同的温度。
它们的温度不再升高
热平衡的性质
水银温度不再升高，这个系统达到平衡态
水的温度不再升高，这个系统达到平衡态
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？
答案　因为体温计与人手心温度相同，即达到了热平衡。
2.(多选)关于热平衡，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.如果两个系统分别同时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.温度是反映两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D.热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
√
√
√
温度是反映两个系统是否达到热平衡的唯一物理量，两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，但不能说它们具有相同的热量，A错误，C正确；
根据热平衡定律知，当两个系统分别同时和第三个系统达到热平衡时，这两个系统必定达到热平衡，这是温度计的测温原理，B、D正确。
平衡态与热平衡的区别与联系
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
“平衡态”就是“热平衡”吗？
03
温度计与温标
夏天
冬天
有没有办法能准确地表示出热的程度或冷的程度呢？
1.如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。
2.确定一个温标的方法
(1)选择一种测温物质。
(2)确定测温物质用以测温的某种性质。
(3)确定温度的零点和分度的方法。
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。规定标准大气压下冰的熔点
为0 ℃，水的沸点为 100 ℃，在0 ℃ 和100 ℃之间均匀分成100等份，每份算作1 ℃。
冰水混合物
0℃
100℃
沸腾的水
(2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫热力学温度。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，符号为K。
(3)摄氏温度与热力学温度的关系为
变化1K=变化1℃
绝对零度，为-273.15℃，即0K
1960年，国际计量大会确定
摄氏温度
热力学温度
热力学温度 符号T 单位K
1.如果物体的温度是1 ℃，也可以说物体的温度是多少K？如果物体的温度升高了1 ℃，也可以说物体的温度升高了多少K？
答案　1+
变化1K=变化1℃
升高了1 ℃，物体的温度升高了1K
2.(来自教材)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。
答案　X=kT　X=k(t+273.15 K)　图像如图所示
3.(2024·宁夏高二期中)关于热力学温度和摄氏温度，以下说法错误的是
A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位
B.0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K
C.温度升高了1 ℃就是升高了1 K
D.热力学温度和摄氏温度的温标不同，两者表示的温度无法比较
√
热力学温度的单位“K”是国际单位制中七个基本单位之一，故A正确；
热力学温标与摄氏温标两者大小关系为T=t+273.15 K，因此0 ℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273 K，故B正确；
温度升高了1 ℃就是升高了1 K，故C正确；
热力学温度和摄氏温度的温标不同，但是两者大小关系为T=t+273.15 K，可以进行转换，所以两者表示的温度可以在换算单位之后进行比较，故D错误。
状态参量与平衡态
平衡态
热平衡与温度
热平衡
热平衡定律
温度
温标
温度和温标
摄氏温标
热力学温标
关系式：T＝t＋273.15 K
状态参量
体积 V
压强 p
温度 T
冰水混合物
0℃
100℃
沸腾的水
04
巩固练习
1.(2024·昆明市高二期中)下列说法正确的是
A.处于热平衡的两个物体内能一定相等
B.处于热平衡的两个物体分子平均动能一定相等
C.处于平衡态的系统所受外力的合力为零
D.处于平衡态的系统内所有分子的动能相同
√
处于热平衡的两个物体的温度相等，因此分子平均动能相等，但内能不一定相等，故A错误，B正确；
系统内各部分状态参量，包括温度、压强、体积等，能够达到稳定的状态叫作平衡态，是热力学范畴，当系统所受合外力不为零时，只要系统内各部分状态参量能够达到稳定的状态，系统也能处于平衡态，故C错误；
处于平衡态的系统内分子的平均动能不变，但分子的热运动是无规则的，并不是所有的分子的动能都相同，故D错误。
2.(多选)(2025·普宁市高二检测)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相同
B.标准状态下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C.量体温时体温计需要和身体接触几分钟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
√
√
√
两个系统达到热平衡的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，量体温时通过接触使体温计与身体达到热平衡，A、C、D正确，B错误。
3.(多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触足够长时间后分开，再将乙和丙接触足够长时间后分开(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
√
√
乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界都没有传热，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。
4.(多选)下列关于热力学温标与摄氏温标的说法正确的是
A.热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的
B.热力学温标的0 K对应于-273.15 ℃
C.温度升高3 ℃，在热力学温标中温度升高276.15 K
D.热力学温标是由摄氏温标导出的
√
√
由T=t+273.15 K得ΔT=Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，故A正确；
热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K可知，当T=0 K时t=
-273.15 ℃，故B正确；
温度升高3 ℃也就是温度升高了3 K，故C错误；
摄氏温标由热力学温标导出，故D错误。
5.(2025·金华市高二检测)金华6月某天的最高温度为36 ℃，最低温度为27 ℃，用热力学温标来表示金华这一天的最高温度和最大温差分别为
A.36 K；9 K B.309 K；9 K
C.36 K；300 K D.309 K；282 K
√
最高温度和最低温度分别为
T1=273 K+t1=(273+36) K=309 K
T2=273 K+t2=(273+27) K=300 K
最大温差为ΔT=T1-T2=309 K-300 K=9 K，故选B。

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