沪科版12.1 温度与温度计解读

第一节温度与温度计学习目标1.知道水有哪三种状态2.理解水的三种状态在一定条件下是可以相互转化的3.知道温度和温度计的使用奇妙的水云，形状各异。你是否知道云从哪里来？雨，来自何处？又漂向何方？传说纷飞的雪花来自天上“婆婆”的羽毛枕头。你是否相信？水无长形，变化万千，无处不在。自然界中的云、雨、雪……实质上都是水，只是形态各异罢了。水不仅可变成云、雨、雪、冰雹，而且还可以化为露、雾、霜等，水的形态为什么会发生变化呢？一、从水之旅谈起1、水的三种状态将冰放入水壶中，然后加热，观察冰的变化。不断加热，水沸腾后，用勺子靠近壶嘴。通过观察可知：在加热过程中，冰变成了水，水变成水蒸气，水蒸气在勺子上又复原成水。如果把水放入冰箱，水还能复原成冰。冰水水蒸气水加热加热放热放热探究归纳：由实验探究可知：水有三种状态，它们分别是、和，水的三种状态在一定条件下是可以相互转化的。固态液态气态知识拓展：不只是水有三种状态，自然界中的物质通常都有三种状态。例如：铁块加热到1525℃变成液态，加热到2750℃变成气态；氧气降温至-183℃可以变成液态，降至-218℃可以变成固态。自然界中各种物质的三态在一定条件下是可以相互转化的。2.物态变化物态变化：物质由一种状态变为另一种状态的过程。日常生活中你见过水以哪几种形态存在?水、冰、露、雾、霜。同一种物质为什么会有多种形态?冬天的雾凇清晨树叶上的露水深秋形成大雾的水蒸气水的三种状态物质的三种状态1.固态：粒子（包括离子、原子或者分子）都是紧密排列。粒子之间有很强的吸力，所以只能在原位震动。因而固体拥有稳定、固定形状和固定容量的特性，只有因施力而切断或打碎时才可改变它的形状。在晶体固体中，粒子都是以三维空间的结构排列，而同一种物质可以排列成不同形式晶体结构。例如铁在912℃下是面心立方，912℃至1394℃之间便是体心立方。又例如冰，世上已知有关冰的晶体结构有15种，这15种的固体物质状态分别存在于不同的温度和压力之下。严格地说，物理上的固态应当指“结晶态”，也即各种晶体所具有的状态。最常见的晶体是食盐，由许多立方形晶体构成。还有许多颜色、形状各异的规则晶体。物质在固态时的突出特征是有一定的体积和几何形状，物理性质具有各向异性。有一定的熔点，熔化时温度不变。在固体中，分子或原子有规则地排列。每个分子或原子在各自固定的位置上振动。晶体的这种结构称为空间点阵结构。2.液态：在温度和气压是常数的情况下，液体的容量是固定的。当固体加热到熔点之上时，便会成为液体。内分子（内原子或者内离子）之间的力仍然不可忽略，但分子有足够的能量，因而可以有相对运动，结构亦是流动的。液体的形状是不定的，由容器的形状来决定。一般情况下液体的容量会比它在固体时要大，水（H2O）是一个反例，因为水从0℃—4℃下密度上升并达到顶点。而物质以液体存在的最高温度和最高压力分别名为临界温度和临界压力。液体有流动性，与固体不同，液体还有各向同性特点（不同方向上物理性质相同），因为物体由固态变成液态的时候，由于温度的升高使得分子或原子运动剧烈，不可能再保持原来的固定位置，于是产生流动。这时分子或原子间的吸引力还比较大，使它们不至分散远离，因此液体有一定的体积。在液体内部的小区域内仍存在类似晶体的结构——“类晶区”。3.气态：在气态中，分子拥有足够多的动能，因而内分子力的影响相对减少（对于理想气体是0），分子之间的距离也较远。气体并没有限定的形状和容量，但是它会占据整个密封的容器。液体可以透过在常压下加热到沸点或者在常温下加压而转变成气体。当气体温度低过临界温度时，这种气体称为蒸气，可以单独透过加压而变成液体。如果气体的压力等同液体的蒸气压，两者便可达致平衡，固体也是如此。3.水的三种状态的特征状态形状（固定/不固定）体积（一定/不一定）形态是否能看见固态(冰)固定一定雪、冰、霜、云能液态(水)不固定一定雨、露、雾、云能气态(水蒸气)不固定不一定水蒸气不能4.地球上的水是怎样循环的呢？（1）云雨雪的形成：太阳照射使地面的水温升高，含有水蒸气的热空气上升。在上升中，空气逐渐冷却，水蒸气凝结成小水滴或小冰晶，形成了云。当云层中的小水滴合并成大水滴时，便降落下来，雨便产生了。假如上空的温度较低，水还能以雪或冰雹的形式降到地面。（2）地球上的水循环过程地球上的水，是在不停地运动着的。它无处不在，通过蒸发、冷凝、降水等连续不断地循环。水的循环过程具体可以分为以下三个步骤：第一步是蒸发和蒸腾的水分子进入大气。吸收太阳辐射热后，水分子从海洋、河流、湖泊、潮湿土壤和其他潮湿表面蒸发到大气中去；生长在地表的植物，通过茎叶的蒸发将水扩散到大气中，植物的这种蒸发作用通常又称为蒸腾。通过蒸发和蒸腾的水，水质都得到了纯化，是清洁水。第二步是以降水形式返回大地。水分子进入大气后，变为水汽随气流运动，在适当条件下，遇冷凝结形成降水，以雨或雪的形式降落到地面。降水不但给地球带来淡水，养育了千千万万的生命，同时，还能净化空气。降水是陆地水资源的根本来源。我国多年来平均年降水量为632毫米，而全球陆地平均年降水量是834毫米。第三步是重新返回蒸发点。当降水到达地面时，一部分渗入地下，补给地下水；一部分从地表流掉，补给河流。地表的流水，即径流可以带走泥粒，导致侵蚀；也可以带走细菌、灰尘和化肥、农药等，因而径流常常是被污染的。最后千流归大海，水又回到海洋以及河流、湖泊等蒸发点。这就是地球上的水循环。（3）地球上的水循环的作用地球上的水圈是一个永不停息的动态系统。在太阳辐射和地球引力的推动下，水在水圈内各组成部分之间不停的运动着，构成全球范围的海陆间循环（大循环），并把各种水体连接起来，使得各种水体能够长期存在。海洋和陆地之间的水交换是这个循环的主线，意义最重大。在太阳能的作用下，海洋表面的水蒸发到大气中形成水汽，水汽随大气环流运动，一部分进入陆地上空，在一定条件下形成雨雪等降水；大气降水到达地面后转化为地下水、土壤水和地表径流，地下径流和地表径流最终又回到海洋，由此形成淡水的动态循环。这部分水容易被人类社会所利用，具有经济价值，正是我们所说的水资源。水循环是联系的地球各圈和各种水体的“纽带”，是“调节器”，它调节了的地球各圈层之间的能量，对冷暖气候变化起到了重要的因素。水循环是“雕塑家”，它通过侵蚀，搬运和堆积，塑造了丰富多彩的地表形象。水循环是“传输带”，它是地表物质迁移的强大动力，和主要载体。更重要的是，通过水循环，海洋不断向陆地输送淡水，补充和更新新陆地上的淡水资源，从而使水成为了可再生的资源。二、温度1.概念：把物体或环境的冷热程度称之为温度2.摄氏温度符号：t单位：摄氏度（℃）0℃的规定：在一个标准大气压下，将纯净的冰水混合物的温度规定为0℃0℃冰水混合物100℃的规定：在一个标准大气压下，水沸腾时的温度规定为100℃沸腾的水100℃摄氏温度的规定：摄氏温度冰水混合物——0℃沸腾的水——100℃0～100℃均分为100等份，每份为1℃3.摄氏温度的读法：例（1）人的正常体温（口腔温度）是“37℃”，读作“37摄氏度”；例（2）北京一月份的平均气温是“-4.7℃”，读作“零下4.7摄氏度”或“负4.7摄氏度”。4、自然界中的一些物体的温度人的正常体温是37℃自然界中的一些温度值鸽子的体温约42℃温度的含义温度（temperature）是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。国际单位为热力学温标(K)。目前国际上用得较多的其他温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)和国际实用温标。温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快，即温度愈高，物体愈热；分子运动愈慢，即温度愈低，物体愈冷。从分子运动论观点看，温度是物体分子运动平均平动动能的标志，温度是分子热运动的集体表现，含有统计意义。对于个别分子来说，温度是没有意义的。注意：1.温度表示物体的冷热程度。它只有“高低”之分，没有“有无”之分。0°C表示物体的冷热程度，与1个标准大气压下纯净的冰水混合物的温度相同，而不是说物体没有温度。2.摄氏温度的单位“摄氏度”是一个整体，不能分开，如30°C读作30摄氏度，不能读作摄氏30度。加油站：热力学温标国际单位制中采用的温标是热力学温标，这种温标的单位名称叫“开尔文”，简称“开”，符号是K。热力学温度（T）和摄氏温度（t）的关系是：T=t+273.15宇宙中的温度下限是-273.15℃，研究表明，无论人类如何改进低温技术，0K的温度都是达不到的。即达不到摄氏温度的-273.15℃。在微观粒子和天体研究方面都采用热力学温标。先把两手分别放在冷水和热水中再把两手同时放在温水中同一杯温水，两手感觉一样吗？温度的高低凭感觉判断不可靠三、温度计及其使用1温度计（1）定义：测量温度的仪器叫温度计。（2）原理：温度计是根据物质的某种特性与温度的对应关系制成的。温度计测温原理用途气体温度计定容气体温度计是气体的体积保持不变，压强随温度改变。定压气体温度计是气体的压强保持不变，体积随温度改变。多用氢气或氦气作测温物质，因为氢气和氦气的液化温度很低，接近于绝对零度，故它的测温范围很广。这种温度计精确度很高，多用于精密测量。液体温度计液体的热胀冷缩实验室温度计、寒暑表、体温计数字式温度计物体导电性与温度的关系反应灵敏，直接显示温度值双金属片温度计不同金属热胀冷缩的程度不同一般应用在工业生产中彩色温度计物体在不同温度下发光颜色不同常用于估测高温物体的温度实验用温度计体温计寒暑表常用温度计（2）液体温度计的分类：①根据测温物质分:酒精温度计、煤油温度计、水银温度计。②根据用途分:实验室用温度计、体温计、寒暑表。常用温度计的原理：根据汞、煤油、或酒精等液体的热胀冷缩的原理制成的。*为什么温度计内的液体有的是煤油，有的是汞？其它温度计：1、数字式温度计：根据物质导电性与温度关系制成的。2、用双金属片制成的温度计。3、彩色温度表：它是根据高温物体发光的颜色测温度。彩色温度表上一种颜色代表一种温度，将赤热高温的物体的颜色与彩色温度表的颜色对照，就可估测出物体的温度热电偶温度计红外测温计实验用温度计的结构“C”表示这是一支摄氏温度计，即温度的单位是摄氏度，用符号“℃”表示。玻璃外壳玻璃泡刻度C毛细管液体温度计测温原理测量物体温度时，若温度升高，玻璃泡内的液体膨胀，向玻璃管中扩张，使玻璃管中的液柱变长；若温度降低，玻璃管中的液体向玻璃泡中收缩，向玻璃管中扩张，使玻璃管中的液柱变短。所以温度计中的液体是用来测温的物体，温度计能测量出物体的温度，靠的是液体热胀冷缩的性质。根据测温环境温度范围的不同，温度计的测温物质一般也不同。如实验室用温度计一般用煤油作为测温物质，在寒冷的北方选用酒精作为测温物质，体温计一般用水银作测温物质，所以测量不同温度，应选择测温物质不同的温度计。玻璃体温计体温计又称“医用温度计”。体温计的工作物质是水银。它的液泡容积比上面细管的容积大的多。泡里水银，由于受到体温的影响，水银的体积膨胀，使管内水银柱的长度发生明显的变化。人体温度的变化一般在35℃到42℃之间，所以体温计的刻度通常是35℃到42℃，而且每度的范围又分成为10份，因此体温计可精确到1/10度。体温计的下部靠近液泡处的管颈是一个很狭窄的曲颈，在测体温时，液泡内的水银，受热体积膨胀，水银可由颈部分上升到管内某位置，当与体温达到热平衡时，水银柱恒定。当体温计离开人体后，外界气温较低，水银遇冷体积收缩，就在狭窄的曲颈部分断开，使已升入管内的部分水银退不回来，仍保持水银柱在与人体接触时所达到的高度。所以体温计可以离开人体再读数。使用前先将体温计的水银汞柱甩到35℃以下。将体温计水银端放在腋下最顶端（即腋窝深处），用上臂将体温计夹紧，以免脱位或掉落；测量5—10分钟；取出体温计，读取温度数据后，用卫生纸擦拭体温计，以便下次或他人使用。