新教材2023_2024学年高中物理第2章气体固体和液体1.温度和温标课件新人教版选择性必修第三册

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第二章1.温度和温标1.知道平衡态及系统的状态参量。(物理观念)2.明确温度的概念,知道热平衡定律及其与温度的关系。(物理观念)3.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。(科学思维)基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、状态参量与平衡态1.热力学系统:由大量分子组成的　　　　。 2.外界:系统之外与系统发生相互作用的其他物体。3.状态参量:为确定系统的状态需要用到的一些物理量,如:　　　　、　　　　、温度等。 4.平衡态:在没有外界影响的情况下,系统内各部分的　　　　　　　稳定的状态。研究对象 较长时间内不发生变化  系统 体积压强状态参量二、热平衡与温度1.热平衡:如果两个系统相互接触而传热,这两个系统的状态参量将会互相影响而分别　　　　。经过一段时间,各自的状态参量不再变化了,即这两个系统达到了　　　　　　。 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　　　　　　。 3.温度:处于热平衡的系统之间有一“共同的热学性质”,即　　　　。这就是温度计能够用来测量温度的基本原理。 通过导热性能好的材料接触 改变热平衡热平衡温度三、温度计与温标1.温度计热膨胀电阻压强温差2.温标:定量描述　　　　的方法。 (1)摄氏温标:一种常用的表示温度的方法,曾经规定标准大气压下冰的熔点为　　　　,水的沸点为　　　　。在0 ℃刻度与100 ℃刻度之间均匀分成　　　　等份,每份算作1 ℃。 (2)热力学温标:现代科学中用得更多的温标,表示的温度叫作_________　　　　　　温度。 温度0 ℃100 ℃100热力学(3)摄氏温度与热力学温度 变化1 ℃与变化1 K是相等的 摄氏度t T　开尔文t+273.15 K 情境链接在一个寒冷的冬天,小明同学在室外拿铁棒和木头时,感觉铁棒明显比木头凉,由于表示物体冷热程度的参量是温度,于是小明得出“铁棒比木头温度低”的结论,你认为他的结论对吗?提示 不对。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。感觉铁棒比木头凉,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。教材拓展阅读教材P21科学漫步,思考我们平常测量体温的水银温度计测量体温的原理是什么? 提示 根据水银热胀冷缩的性质来测量温度。 易错辨析(1)表示热力学系统的状态参量常用的有体积、阿伏加德罗常数和温度。(　　)(2)热平衡是指系统静止或匀速直线运动且系统内部分子停止运动的状态。(　　)(3)处于热平衡的几个系统的温度一定相等。(　　)× 提示热力学系统常用的状态参量有压强、体积和温度。 × 提示热平衡是指热力学系统的状态参量不再变化的状态,系统内部分子仍在运动。√ (4)两个系统处于热平衡时,它们一定具有相同的热量。(　　)(5)0 ℃的温度可以用热力学温度粗略表示为273 K。(　　)(6)物体的温度由本身决定,其数值与所选温标无关。(　　)× 提示两个系统处于热平衡时,它们具有相同的温度。 √ × 提示温度的具体数值与所选温标有关。 重难探究·能力素养全提升探究点一　状态参量与平衡态如图所示,将鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间,鸡蛋处于平衡态吗? 要点提示 处于平衡态。当系统内包括温度在内的所有状态参量都不随时间变化时,系统处于平衡态。1.热力学系统的三个状态参量(1)体积V:系统的几何参量,它可以确定系统的空间范围。(2)压强p:系统的力学参量,它可以描述系统的力学性质。(3)温度T:系统的热学参量,它可以确定系统的冷热程度。2.平衡态的理解(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,三个状态参量(压强、体积、温度)不随时间变化。(2)平衡态是一种理想情况,任何系统完全不受外界影响是不可能的。【例1】 (多选)下列说法正确的是(　　)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BD解析 由于描述系统的各种性质需要不同的物理量,只要其中某个量变化,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,只是状态参量有无变化,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.(2023山东东营一中月考)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.压缩密闭容器中的空气,空气处于平衡态B解析 铁丝受到外界因素影响,不是处于平衡态,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,这两个物体组成的系统处于非平衡态,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,冰水混合物不是处于平衡态,C错误;压缩密闭容器中的空气,空气的体积、压强在变化,不是处于平衡态,D错误。探究点二　热平衡与温度刀剑淬火是制作刀剑的重要过程。刀剑刚入水淬火的瞬间如图所示,在这一瞬间,刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态?经过一段时间后,是否达到热平衡状态?达到热平衡状态的标志是什么?要点提示 淬火瞬间刀剑和水的温度不相等,没有达到热平衡状态;当经过一段时间后,它们的温度相等,达到了热平衡状态;达到热平衡状态的标志是温度相等。1.平衡态与热平衡的区别和联系 2.热平衡定律的意义热平衡定律为温度的测量提供了理论依据。因为处于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,即可比较各物体温度的高低。3.温度的理解(1)宏观角度:表示物体的冷热程度。(2)微观角度:反映物体内分子热运动的剧烈程度,是大量分子热运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集中表现,具有统计意义,对个别分子来说温度是没有意义的。(3)热平衡角度:两个处于热平衡的系统存在一个相同的物理量,这个物理量就是温度。【例2】 关于平衡态和热平衡,下列说法正确的是(　　)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,说明这两个系统原来的温度是相等的C.热平衡就是平衡态D.处于热平衡的几个系统的压强一定相等B解析 一般来说,描述系统的状态参量不止一个,根据平衡态的定义知,所有性质都不随时间变化,系统才处于平衡态,A错误;根据热平衡的定义知,处于热平衡的两个系统温度相同,B正确,D错误;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,C错误。2.(2023江苏镇江高二期末)下列对热平衡的理解正确的是(　　)A.标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡B.A、B两系统分别与C系统达到热平衡,则A、B两系统达到热平衡C.甲、乙、丙三个物体温度不相等,先把甲与乙接触达到热平衡,再将丙与乙接触达到热平衡,则甲与丙也处于热平衡D.热平衡时,两系统的温度相同,压强、体积也一定相同B解析 标准状况下冰水混合物的温度为0 ℃,与0 ℃的水达到了热平衡,选项A错误;根据热平衡定律,A、B两系统分别与C系统达到热平衡,则A、B两系统达到热平衡,故B正确;甲、乙、丙三个物体温度不相等,先把甲与乙接触达到热平衡,再将丙与乙接触达到热平衡,此时乙、丙的温度与甲的温度不一定相等,所以甲与丙不一定处于热平衡,故C错误;根据热平衡的特点可知,两个系统达到热平衡的标志是它们的温度相同,但压强、体积不一定相同,故D错误。探究点三　温度计与温标某小说中有这样一段对话:爸爸:“人发烧到一百零二度是不会死的,你真是在说傻话。”儿子:“我知道会的。在法国上学的时候,同学们告诉我,发烧到四十度就活不了了。我已经一百零二度了。”其中的102度是指的华氏温度,40度是指的摄氏温度,同学们可以查阅资料,进一步了解它们之间的关系,并把40 ℃换算成热力学温度。要点提示 40 ℃换算成热力学温度为313.15 K。 1.“温度”含义的两种说法 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)种类:常见的温标有摄氏温标和热力学温标。(2)确定方法:第一,选择某种具有测温属性的测温物质;第二,确定测温物质的测温属性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)摄氏温标和热力学温标【例3】 (多选)关于热力学温度和摄氏温度,下列说法错误的是( 　　)A.某物体摄氏温度为10 ℃,即热力学温度为10 KB.热力学温度升高1 K等于摄氏温度升高1 ℃C.摄氏温度升高10 ℃,对应热力学温度升高283 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ACD解析 热力学温度与摄氏温度的关系T=t+273.15 K,所以选项A错误;对于T=t+273.15 K,有许多同学错误地认为可变形为ΔT=Δt+273.15 K,而认为C选项正确,实际上ΔT=T2-T1=t2-t1=Δt,即用摄氏温度表示的温差等于用热力学温度表示的温差,所以选项B正确,C、D错误。方法技巧　热力学温度与摄氏温度关系的理解(1)T=t+273.15 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ΔT=Δt,而不是ΔT=Δt+273.15 K。(3)绝对零度是低温的极限,只能逐渐接近,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。3.(2023河北正定中学阶段练习)下列关于温标、温度的说法正确的是(　　)A.今天最高气温是25 ℃,用热力学温标来表示即为25 KB.今天最低气温是283 K,用摄氏温标来表示即为13 ℃C.今天从早晨到中午,气温上升了10 ℃,用热力学温标来表示即上升了10 KD.今天从早晨到中午,气温上升了10 ℃,用热力学温标来表示即上升了283 KC解析 根据热力学温度与摄氏温度的关系T=(273+t) K可得,今天最高气温是25 ℃,用热力学温标来表示即为298 K,故A错误;今天最低气温是283 K,用摄氏温标来表示即为t=(283-273) ℃=10 ℃,故B错误;今天从早晨到中午,气温上升了Δt=10 ℃,由于数值上ΔT=Δt,所以用热力学温标来表示即上升了10 K,故C正确,D错误。学以致用·随堂检测全达标12341.(温标)(2023浙江金华高二期末)某地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该地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 KC.36 K;300 K D.309 K;282 KB解析 用热力学温标表示,最高温度和最低温度分别为T1=(273+36) K=309 K,T2=(273+27) K=300 K,最大温差为ΔT=T1-T2=309 K-300 K=9 K,故选B。12342.(热平衡)(2023河南南阳一中月考)下列有关热平衡的说法正确的是(　　)A.如果两个系统在某时刻处于热平衡状态,则这两个系统永远处于热平衡状态B.热平衡定律只能研究两个系统的问题C.如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化,这两个系统又不受外界影响,那么这两个系统一定处于热平衡状态D.两个处于热平衡状态的系统,温度可以有微小的差别C1234解析 处于热平衡状态的两个系统,如果受到外界的影响,状态参量会随之变化,热平衡状态可能被破坏,故A错误;热平衡定律可以研究三个系统,对三个以上的系统也适用,故B错误;如果两个系统彼此接触而状态参量不再变化,这两个系统又不受外界影响,那么这两个系统一定处于热平衡状态,故C正确;两个系统处于热平衡状态时,它们的温度一定相同,温度相同是达到热平衡状态的标志,故D错误。12343.(温度计原理的理解)冬天,内蒙古的气温最低可达-42 ℃,为了测量那里的气温应选用(已知水银的熔点是-39.3 ℃,酒精的熔点是-114 ℃)(　　)A.水银温度计 B.酒精温度计C.水温度计 D.体温计B解析 水银的熔点是-39.3 ℃,低于-39.3 ℃时水银会凝固。而酒精的熔点是-114 ℃,水在零度就结冰,而体温计的测量范围为35~42 ℃,所以只能选B。12344.(温度的理解)家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度,摄氏温度是把冰水混合物的温度定为0 ℃,水沸腾的温度定为100 ℃,两温度之间分为100等份,每一等份为1 ℃;而华氏温度把冰水混合物的温度定为32华氏温度,水沸腾的温度定为212华氏温度,中间分为180等份,每一等份为1华氏温度。(本题所述皆为标准大气压下)(1)温度每上升1 ℃,即上升多少华氏温度?(2)人的正常体温若取37 ℃,对应多少华氏温度?答案 (1)1.8华氏温度　(2)98.6华氏温度 (2)37×1.8华氏温度+32华氏温度=98.6华氏温度。