1、11.1.4 温度和温标学习目标 核心提炼1.知道平衡态、热平衡的定义。2.明确温度的定义及判断系统处于热平衡的条件。3.能区分摄氏温度与热力学温度，记住它们之间的关系。3 个概念平衡态、热平衡、温度1 个定律热平衡定律1 个关系摄氏温度与热力学温度的关系一、状态参量与平衡态1.热力学系统和外界(1)热力学系统：由大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。(2)外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。2.状态参量：用来描述系统状态的物理量。常用的状态参量有体积 V、压强 p、温度 T 等。3.平衡态：在没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间而变化的稳定状态。思维拓展平衡
2、态与稳定状态有什么区别？试举例说明。答案 (1)相同点：平衡态和稳定状态的状态参量都不随时间发生变化。(2)不同点：二者最主要的区别是受不受外界的影响，如不受外界的影响系统的状态参量不变为平衡态，反之为稳定状态。(3)实例：如教室内的空气，不开空调空气的温度不变是平衡态，而打开空调，虽然温度不变化，但由于存在外界的影响，是稳定状态。二、热平衡与温度1.热平衡：两个相互接触的热力学系统，最后系统的状态参量都不再改变，这时两个系统具有“共同性质” ，我们就说这两个系统达到了热平衡。2.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。3.温度：热平衡中具有
3、的“共同热学性质”叫做温度。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。2思考判断(1)两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量。()(2)热平衡就是平衡态。()(3)热平衡时，两系统的温度相同，压强、体积也一定相同。()三、温度计与温标1.温度计温度计是用来测量物体(系统)温度的仪器，温度计的种类很多，常见的有水银温度计、金属电阻温度计、气体温度计、热电偶温度计等。2.常见温度计的测温原理名称 测温原理水银温度计 根据水银的热胀冷缩性质来测量温度金属电阻温度计 根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度气体温度计 根据气体压强随温度的变化来测量温度热电偶温度计 根据不同导体因温差产生电动势的大小
4、不同来测量温度3.温标(1)定义：定量描述温度的方法叫温标。(2)摄氏温标摄氏温标是日常生活中常用的表示温度的方法，符号为 t，单位是摄氏度()。规定：标准大气压下，冰的熔点为 0_，水的沸点为 100_。选定测温物质和测温特性以后(如水银温度计，规定细管中水银柱高度与温度的关系是线性关系)，把玻璃管上 0 刻度和 100 刻度之间的均匀分成 100 等份，每一等份算做 1 。(3)热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法是热力学温标，符号为 T，单位是开尔文，简称“开”(K)。规定摄氏温度的273.15_为 0 K，表示温度差时，相差 1 K 等于相差 1 。(4)摄氏温度与热力学温度之间的
5、关系： T t273.15_K。思考判断(1)温度计测温原理就是热平衡定律。()3(2)温度与温标是一回事。()(3)1 K 就是 1 。()(4)摄氏温度升高 1 ，在热力学温标中温度升高 274.15 K。()对平衡态与热平衡的理解要点归纳 1.正确理解平衡态(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。(2)平衡态是一种理想状态，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。2.对热平衡的理解两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变
6、化。因此，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此可以说，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。3.平衡态与热平衡的区别(1)平衡态是对某一系统而言的，是系统的状态；热平衡是对两个接触的系统之间的关系而言的。(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，两个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。精典示例例 1 (多选)关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有( )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
7、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以确定 A 错误；根据热平衡的定义可知 B 和 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，可见 C 错误。4答案 BD解决平衡态问题应注意的三个方面(1)平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。(2)达到平衡态必须要经过较长一段时间，直到系统内所有性质都不随时间变化为止。(3)处于平衡态的系统与外界没有能量的交换。针对训练 1 (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，假设
8、只有在它们相互接触时有热传递，不接触时与外界没有热传递，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热传递，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。答案 AD温度与温标要点归纳 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
9、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。使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5(1)常见的温标有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。(2)比较摄氏温标和热力学温标摄氏温标 热力学温标提出者 摄尔修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
10、度 开尔文单位符号 K关系 T t273.15 K，粗略表示： T t273 K1 K 的大小与 1 的大小相等精典示例例 2 (多选)关于温度与温标，下列说法正确的是( )A.用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法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 KD.热力学温度每一开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，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A 正确；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 错误；摄氏温度升高 3 ，也就是热力学温度升高了 3
11、 K，故选项 C 错误；摄氏温度的每一度与热力学温度的每一开的大小相等，选项 D 正确。答案 AD热力学温度与摄氏温度关系的理解(1)T t273.15 K 是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础。(2)摄氏温度变化 1 与热力学温度变化 1 K 是等效的，即 T t，而不是 T t273.15 K。6(3)绝对零度是低温的极限，只能接近，永远达不到，故热力学温度不能出现负值，但摄氏温度可以出现负值。针对训练 2 (多选)下列关于热力学温度的说法中正确的是( )A.热力学温度与摄氏温度的每一度的大小是相同的B.热力学温度的零度等于273.15 C.热力学温度的零度是不可能达到的D.气体温
12、度趋近于绝对零度时，其体积趋近于零解析 每升高(或降低)1 K 等价于升高(或降低)1 ，故 A 正确；热力学温度的 0 K 是摄氏温度的273.15 ，因此 B 正确；热力学温度的零度只能无限接近，却不可能达到，且趋近于绝对零度时，气体液化或凝固，但有体积，故 C 正确，D 错误。答案 ABC1.(平衡态概念的理解)下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )A.将一根铁丝的一端插入 100 的水中，另一端插入 0 的冰水混合物中，经过足够长的时间，铁丝处于平衡态B.两个温度不同的物体相互接触时，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
13、.压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态解析 铁丝受到外界因素影响，不是平衡态，只是一种稳定状态，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。答案 B2.(热平衡与温度)(多选)下列说法正确的是( )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
14、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7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 错误；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。答案 ACD3.(热平衡的理解)(多选)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( )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
15、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。答案 BC4.(温度和温标)(多选)下列有关温度的说法正确的是( )A.用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B.用两种温标表示温度的变化时，两者的数值相等C.1 K 就是 1 D.当温度变化 1 时，也可以说成温度变化 274 K解析 温标是用来定量描述温度的方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，A 项正确；两种温标表示同一温度
16、时，数值不同，但在表示同一温度变化时，数值是相同的，B 项正确；若物体的温度升高 1 K，也可以说物体的温度升高 1 ，但在表示物体的温度时，物体的温度为 1 K，而不能说成物体的温度为 1 ，C、D 项错误。答案 AB基础过关81.(多选)下列系统处于平衡态的是( )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.突然被压缩的气体D.刚开空调一会儿教室中的气体解析 系统处于平衡态时，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 正确；突然被压缩的气体体积变化，故其不是平衡态，C 错
17、误；刚开空调一会儿教室中的气体温度、压强均要变化，故其不是平衡态，D 错误。答案 AB2.达到热平衡的两个物体，其( )A.动能相同 B.体积相同C.温度相同 D.热量相同解析 达到热平衡的两个物体(或系统)的温度一定相同，其他状态参量不一定相同，所以C 正确。答案 C3.(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
18、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 项正确。答案 BCD4.(多选)关于温度这一概念理解正确的是( )A.温度是描述物体冷热程度的状态量B.温度属于热学参量C.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D.只有两个系统的温度、体积、压强均相同，这两个系统才达到了热平衡状态9解析 温度是描述物体冷热程度的状态量，属于热学参量，是唯一决定两系统是否达到热平衡状态的物理量，选项 A、B、C 正确，D 错误。答案 ABC5.(多选)关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是(
19、)A.热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位B.某物体的摄氏温度为 10 ，即其热力学温度为 10 KC.0 可用热力学温度粗略地表示为 273 KD.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答案 AC6.(多选)下列关于热力学温度的说法中正确的是( )A.33 240 KB.温度变化 1 ，也就是温度变化 1 KC.摄氏温度与热力学温度都可能取负值D.温度由 t 升至 2t ，对应的热力学温度升高了 t273 K解析 热力学温度与摄氏温度的关系为 T t273 K，由此可知： T(33273) K240 K，故选项 A、B 正确；D 中初态热力学温度为 t273 K，末
20、态为 2t273 K，温度升高了 t K，故选项 D 错误；对于摄氏温度可取负值的范围为 0273 ，因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故选项 C 错误。答案 AB能力提升7.(多选)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达到相同的状态B.标准状况下，冰水混合物与 0的水未达到热平衡C.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D.冷热程度相同的两系统处于热平衡状态解析 两系统达到热平衡时的标志着它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，所以A、C、D 正确，B 错误。答案 ACD8. (多选)伽利略在 1593 年制造了
21、世界上第一个温度计空气温度计，如图 1 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10大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则( )图 1A.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，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故 A、B 错误，C、D 正确。答案 CD9.严冬湖面上结了厚厚的冰，但冰下面鱼儿仍在游动。为了测出冰下水的温
22、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( )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，将温度计悬挂在瓶中，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，必须在温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，但是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状态下的温度，所以 A、D 的做法不正确，C 的做法正确；B 的做法也失去了原来的热平衡，饮水瓶提出后，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。答案 C1110.(1)水的沸点是_ K。(2)绝对零度是_ _ K。(3)某人体温是 36.5 ，也可以说体温为_ K，此人体温升高 1.5 ，也可以说体温升高_ K。答案 (1)100 375.15 (2)273.15 0 (3)309.65
