资源简介

第4节
温度和温标
1．(2020·河北省张家口市一中高二上学期期中)关于热力学温标和摄氏温标(　A　)
A．热力学温标中的每1
K与摄氏温标中每1
℃大小相等
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．某物体摄氏温度10
℃，即热力学温度10
K
解析：热力学温标和摄氏温标的起点是不同的，但是热力学温标中的每1
K与摄氏温标中每1
℃大小相等，故热力学温度升高1
K等于摄氏温度升高1
℃，故A正确，B、C错误；某物体摄氏温度10
℃，即热力学温度(273＋10)K＝283
K，故D错误。
2．(多选)(2020·广东省梅县区校级月考)关于热平衡，下列说法不正确的是(　AB　)
A．热平衡就是平衡态
B．标准状态下冰水混合物与0
℃的水未达到热平衡
C．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值
D．量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到热平衡
解析：一般来说，平衡态是针对某一系统而言的，描述系统状态的参量不只温度一个，还与体积压强有关；而根据热平衡的定义：如果热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡，因此热平衡是两个系统相互影响的最终结果，故A错误；标准状况下，冰水混合物与0
℃的水的温度相同，则已达到热平衡，故B错误；根据热平衡的定义：如果热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡，故系统甲与系统乙达到热平衡，就是它们的温度达到相同的数值，故C正确；根据热平衡的定义，量体温时温度计需和身体接触十分钟左右是为了让温度计跟身体达到温度相同，即热平衡状态，故D正确。
3．(2020·山东省临朐中学高二下学期月考)在一个寒冷的冬天，小明同学在室外拿铁棒和木头时，感觉到铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的是温度，于是小明得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？
答案：不对。由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡，故它们的温度是一样的。感觉到铁棒特别凉，是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多，所以他的结论不对。
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-(共34张PPT)
第七章
分子动理论
第四节　温度和温标
【素养目标定位】
※
明确热平衡与温度的概念
※
理解热力学温度与摄氏温度的关系
※
了解温度计的原理
【素养思维脉络】
课前预习反馈
知识点
1
1．热力学系统和外界
(1)热力学系统：在热学中，把某个范围内____________组成的研究对象叫作热力学系统，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。
2．状态参量
描述系统____________的物理量，常用物理量有几何参量_________、力学参量_________、热学参量_________。
3．平衡态
没有外界影响的情况下系统所有性质都不随时间________________的状态。
状态参量与平衡态
大量分子
相互作用
热学性质
体积V
压强p
温度T
而变化的稳定
知识点
2
1．热平衡
两个相互接触的热力学系统的状态参量____________。
2．热平衡定律
如果两个系统与第三个系统达到__________，那么这两个系统彼此之间也必定处于__________。
3．温度
表征热平衡系统的“____________”的物理量。
4．热平衡的性质
一切达到热平衡的系统都具有相同的________。
热平衡与温度
不再变化
热平衡
热平衡
共同性质
温度
知识点
3
1．温度计
温度计与温标
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________产生电动势的大小来测量温度
热膨胀
电阻
压强
温差
2.温标
温度的数值表示法叫作温标。
(1)摄氏温标：规定标准大气压下______________的温度为0
℃，________的温度为100
℃，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即为摄氏温标，表示的温度叫作____________。
(2)热力学温标：规定摄氏温标的_____________
℃为零值，这种表示温度的方法即为热力学温标。表示的温度叫作热力学温度(T)，单位为开尔文(
K)。
冰水混合物
沸水
摄氏温度
－273.15
(3)摄氏温度与热力学温度
①摄氏温度
摄氏温标表示的温度，用符号_____表示，单位是__________，符号为
℃
②热力学温度
热力学温标表示的温度，用符号_____表示，单位是__________，符号为
K
③换算关系
T＝_________________
t
摄氏度
T
开尔文
t＋273.15
K
『判一判』
(1)温度可以从高温物体传递到低温物体。
(　　)
(2)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。
(　　)
(3)0
℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273
K。
(　　)
(4)温度升高了10
℃也就是升高了10
K。
(　　)
(5)在绝对零度附近分子已停止热运动。
(　　)
(6)物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。
(　　)
×
√
√
√
×
×
辨析思考
『选一选』
(多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是(　　　)
A．热力学温度的零度是－273.15
℃，叫绝对零度
B．热力学温度的每一开的大小和摄氏温度的每一度的大小是相同的
C．绝对零度是低温的极限，永远达不到
D．1
℃就是1
K
解析：热力学温度的零度也叫绝对零度，是－273.15
℃，绝对零度只能无限接近，不能达到；热力学温度的每一开的大小和摄氏温度每一度的大小是相等的，但不能说1
℃就是1
K，它们的物理意义是不同的，故选ABC。
ABC
『想一想』
体温计的测温原理是什么？量完体温后为什么必须甩一下？
答案：体温计利用了热平衡原理；量完体温后，水银不能自动回到液泡，必须用力甩回去。
课内互动探究
平衡态与热平衡
探究
一
思考讨论
1
如图，将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？
提示：处于平衡态。
归纳总结
1．平衡态
(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，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动的状态。
(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。系统处于平衡态时，由外界影响，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。
(3)平衡态的特点：系统温度、压强、体积不发生变化。由于系统处于平衡态时，所有的性质都不随时间变化，就能比较容易地描述这些性质，所以中学阶段只描述平衡态的问题。
2．热平衡
相互接触的两个系统，各自的状态参量将会相互影响而分别改变，最后，两个系统的状态参量将不再变化，我们就说两个系统达到了热平衡，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度，所以两个系统达到热平衡的标准是系统具有相同的温度。
3．平衡态与热平衡概念的区别
(1)平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的。
(2)分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。
4．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，这个结论称为热平衡定律。
5．热平衡的意义
热平衡定律为温度的测量提供了理论依据。因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低。
特别提醒
(1)热平衡的特征方面：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。
(2)热平衡的条件方面：达到热平衡的两个系统一定具有相同的温度。
典例
1
典例剖析
(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．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
BCD
解题指导：处理热平衡问题时，应把握以下两点：
(1)发生热交换时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量；
(2)达到热平衡时，系统一定具有相同的温度，其他参量未必相同。
解析：热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，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，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确。
对点训练
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．开空调2分钟内教室内的气体
AB
解析：系统处于热平衡态时，其状态参量稳定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混合物在0
℃环境中，其温度、压强、体积都不再变化，是平衡态，故A、B对；一个装有气体的密闭绝热容器匀速运动突然停止时，容器内气体的温度升高，压强变大，故其不是平衡态，C错；开空调2分钟内教室内的气体，温度、体积均要变化，故其不是平衡态，D错。
温度与温标
探究
二
思考讨论
2
四季变换，阴晴冷暖，我们每天都会关注天气预报，适当增减衣物。某市某天的天气预报如下：今日天气多云，温度29
℃～19
℃。
天气预报中所说的温度用热力学温度表示是多少呢？
提示：302
K～292
K
归纳总结
1．“温度”含义的两种说法
宏观
角度
温度表示物体的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的
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，两个系统相互处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性
2.温度计测量原理
一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。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。
3．温标
(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。
(2)温标要素：第一，选择某种具有测温属性的测温物质；第二，了解测温物质随温度变化的函数关系；第三，确定温度零点和分度的方法。
(3)温度的两种数值表示法：摄氏温标和热力学温标
摄氏温标
热力学温标
提出者
摄氏萨斯和施勒默尔
英国物理学家开尔文
零度的规定
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)每一开尔文的大小与每一摄氏度的大小相等
特别提醒
(1)温度计的热容量必须很小，与待测物体接触时，几乎不改变待测物体状态。
(2)热力学温度单位(开尔文)是国际单位制中七个基本单位之一。
典例剖析
(多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是(　　)
A．－136
℃比136
K温度高
B．0
℃等于273.15
K
C．1
℃就是1
K
D．升高1
℃就是升高273.15
K
解题指导：熟练应用T＝t＋273.15
K是解决有关热力学温度与摄氏温度换算的基础；就分度而言，1
℃和1
K相当，即ΔT＝Δt。
典例
2
AB
解析：热力学温度和摄氏温度是表示温度的不同方法，它们最大的区别就是规定的零点不同，但每一度的大小是一样的。根据T＝t＋273.15
K可知－136
℃＝137.15
K，0
℃等于273.15
K，A、B正确；由ΔT＝Δt判断C、D错误。
对点训练
2．(2020·湖北省部分重点高中高二下学期期中)下列说法中正确的有(　　)
A．物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关
B．温度升高了1
℃就是升高了1
K
C．摄氏温度与热力学温度都可以取负值
D．－33
℃与240.15
K表示不同的温度
解析：同一温度，在不同的温标下，数值不同，故A错误；热力学温度T与摄氏温度t的关系是T＝273.15＋t可知：摄氏温度变化1
℃，热力学温度变化1
K，故B正确；热力学温度只能在零度以上，故C错误；D．热力学温度T与摄氏温度t的关系是T＝273.15＋t当t＝－33
℃时，T＝240.15
K，故D错误。
B
核心素养提升
1．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。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。
2．几种常见温度计的测温原理
(1)水银温度计是根据液体热胀冷缩的性质来测量温度的。
(2)金属电阻温度计是利用金属的电阻与温度的关系来测量温度的。
(3)气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的。
(4)电偶温度计是根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度的。
温度计的使用
小丽测量烧杯中热水的温度时，将热水倒入另一烧杯中很少一部分，然后象图中那样去测量和读数，她这样做被小宁发现了，小宁指出她的错误如下。你认为小宁找错的是(　　)
A．不应倒入另一个烧杯中，这会使温度降低
B．水倒的太少，温度计玻璃泡不能完全浸没
C．读数时，视线应该与刻度线相平，而不应斜视
D．应该将温度计取出读数，而不应该放在水里读
案
例
D
解析：题中将少量水倒入另一烧杯，测量有两处错误：其一，少量水不能完全浸没温度计玻璃泡，达热平衡时测量的不是水的温度；其二，少量水倒入另一烧杯，这少量水与另一烧杯又达到一个热平衡，温度已改变，再用温度计测量时，测出的是这个热平衡状态的温度，而不是待测水的温度了。所以小宁A、B找对了。题中C项读数小宁找得对，但小宁在D选项中要把温度计取出来读数就不对了，当把温度计取出时，在空气中它与空气间存在温度差，有热交换会失去原来的热平衡，示数变化。第4节
温度和温标
(时间：30分钟　总分：50分)
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．两个温度不同的物体相互接触，达到热平衡后，它们具有相同的物理量是(　C　)
A．质量　　　　　　　
B．密度
C．温度
D．重力
解析：由热平衡的定义可知，C选项正确。
2．下图是四种测液体温度的方法，其中正确的是(　D　)
解析：用温度计测量液体温度时，温度计必须置于液体中，而且不能与器壁接触，只有D正确。
3．严冬，湖面上结了厚厚的冰，为了测出冰下水的温度，徐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，正确的做法是(　C　)
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，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，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，立即从瓶外观察温度计的示数
D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数
解析：要测量冰下水的温度，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。可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡下的温度，所以A的做法不正确，C的做法正确，D的做法不正确，B的做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后，再用温度计测，这时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了。
4．关于温度与温标，下列说法正确的是(　D　)
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．热力学温度每一度的大小与摄氏温度每一度的大小相等
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；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；摄氏温度的每一度与热力学温度的每一度的大小相等，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。
5．两个原来处于热平衡状态的系统，分开后，由于受外界的影响，其中一个系统的温度升高了5
K，另一个系统的温度升高了5
℃，则下列说法正确的是(　BC　)
A．两个系统不再是热平衡状态
B．两个系统此时仍是热平衡状态
C．两个系统的状态都发生了变化
D．两个系统的状态都没有发生变化
解析：由于两个系统原来处于热平衡状态，温度相同，当分别升高5
℃和5
K后，温度仍相同，两个系统仍为热平衡状态，故A错误、B正确；由于温度发生了变化，系统的状态也发生了变化，故C正确、D错误。
二、非选择题
6．入冬以来，冷空气频繁来袭，我省气温不断下降，24日更是降到自入冬来的最低，鲁中山区更是低至－5
℃，如果用热力学温度表示该温度为__268__K；高温超导材料是各国争相研究的新型导体材料，有着非常广阔的应用前景，目前临界温度比较高的超导体是铋锶钙铜氧超导体，临界温度为110
K，用摄氏温度表示为__－163__℃。
解析：由T＝t＋273
K可得－5
℃的热力学温度为268
K,
110
K
的摄氏温度为－163
℃。
7．细心观察可以发现，常见液体温度计的下部的玻璃泡较大，壁也比较薄，上部的管均匀而且很细，想一想，温度计为什么要做成这样呢？
解析：这样做的目的是为了使测量更准确、更方便。下部较大而上部很细，这样下部储存的液体就比较多，当液体膨胀或收缩不大时，在细管中的液面就可能有较大的变化，可以使测量更精确；下部的壁很薄，可以使玻璃泡内的测温物质的温度较快地与待测物质的温度一致；细管的粗细是均匀的，是为了使刻度均匀，便于读数。
能力提升
一、选择题(1、2题为单选题，3～5题为多选题)
1．下列说法错误的是(　B　)
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交换，高温物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相等，即达到热平衡，故A、D正确；两个物体的温度相同时，不会发生热传递，故B错；若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相等，所以b、c之间也达到了热平衡，故C正确。
2．以下说法正确的是(　A　)
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度
B．相互间达到热平衡的两物体的热量一定相等
C．从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将增大、斥力将减小
D．人如果感觉到某个物体很冷，就说明这个物体的温度很低
解析：两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的温度，选项A正确B错误；从平衡位置开始增大分子间距离，分子间的引力将减小、斥力将减小，选项C错误；人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，选项D错误。
3．(2020·浙江慈溪高二下学期月考)下列叙述错误的是(　ABC　)
A．若不断冷冻，物体的温度就不断地下降，没有止境
B．目前尚不知最低温是多少，最高温是多少
C．摄氏零下的373度是低温的下限
D．现代技术绝对零度达不到
解析：根据绝对零度无法达到可知，温度不会不断下降，故A错误；目前已知最低温度为－273.15
℃；故B、C错误；现代技术下，绝对零度无法达到；故D正确；故选ABC。
4．伽利略在1593年，制造了世界上第一个温度计——空气温度计，如图所示一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则(　CD　)
A．该温度计的测温物质是槽中的液体
B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D．该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制造的
解析：细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用它的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错，C、D正确。
5．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铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的。如图所示。已知甲图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．由甲图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由乙图可知，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
解析：
铜的热膨胀系数比铁的热膨胀系数大，温度升高时，双金属片的弯曲程度在增大，指针按顺时针方向转动。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，其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B正确；如甲图所示，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；如乙图所示，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时，温度计指针按顺时针方向转动，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。
二、非选择题
6.小明在家制作了简易温度计，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。当外界温度变化时，水柱位置将上下移动。当有色水柱下端与D和A对齐时，温度分别为20
℃和80
℃。A、D间刻度均匀分布。由图可知，图中有色水柱下端所示温度为多少
℃？
答案：32
℃
解析：由题图知A、D间共有15个格，每个格表示温度为
℃＝4
℃，有色水柱的下端离D点3个格即3×4
℃＝12
℃，所以温度为t＝20
℃＋12
℃＝32
℃
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