2019-2020学年高中物理 第7章 分子动理论 第4节 温度和温标课件 新人教版选修3-3

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1课前预习反馈2课内互动探究3核心素养提升4课内随堂达标5课后课时作业课前预习反馈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。知识点1状态参量与平衡态大量分子相互作用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。热学性质体积V压强p温度T而变化的稳定知识点2热平衡与温度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________。不再变化热平衡热平衡共同性质温度1．温度计热膨胀知识点3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铂的________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电阻压强温差2.温标温度的数值表示法叫做温标。(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，表示的温度叫做____________。(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。表示的温度叫做热力学温度(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t①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K③换算关系T＝_______________________摄氏度T开尔文t＋273.15K『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273K。()(4)温度升高了10℃也就是升高了10K。()(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1K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1K，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。探究一平衡态与热平衡11．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。(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。典例1BCD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。AB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：302K～292K探究二温度与温标21．“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tT单位名称摄氏度开尔文单位符号℃K关系(1)T＝t＋273.15K，粗略表示：T＝t＋273K(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。(多选)下列关于热力学温度的说法中，正确的是()A．－136℃比136K温度高B．0℃等于273.15KC．1℃就是1KD．升高1℃就是升高274.15K典例2AB解题指导：熟练应用T＝t＋273.15K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1K相当，即ΔT＝Δt。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＋273.15K可知－136℃＝137.15K，0℃等于273.15K，A、B正确；由ΔT＝Δt判断C、D错误。〔对点训练2〕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276.15KD．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3K，故选项C错。D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。