人教版（2019）高中物理选修三第二章气体、固体和液体第1节 温度和温标教学课件PPT

这是一份人教版 (2019)温度和温标教学课件ppt，共37页。PPT课件主要包含了教学目标，理解温度的意义，什么是温度，研究物理问题，研究对象，研究的问题不同，一个物体，多个物体，选取的系统常不同，热学研究对象等内容，欢迎下载使用。
知道什么是状态参量，什么是平衡态
理解热平衡的概念及热平衡定律，体会生活中的热平衡现象。了解热力学温度的应用
知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计
掌握温度的定义，知道什么是温标、热力学温标，以及热力学温度的表示。理解摄氏温度与热力学温度的转换关系
温度是表示物体冷热程度的物理量
温度是如何定义的？温度的测量原理是什么？
要想弄清这些问题，我们首先需要了解研究热学问题的基本相关概念
大量分子组成的物体或物体系统
如气体、液 体、固体等
在物理学中所研究的对象，称为系统。
系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界或环境。
在热学中，由大量分子组成的研究对象，叫热力学系统，简称系统。系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。
状态参量：描述系统状态的物理量
一辆汽车经过某海湾时的速度为30m/s，加速度为5m/   。
某氧气瓶容积为100L，其内氧气在温度为20   时的气压为5atm。
在热力学中，我们经常用到的系统的状态参量有
某密闭容器容积为100L，其内氧气在温度为20     时的气压为5atm。
对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）,我们说系统达到了平衡态。
处于平衡态的系统，其整体的宏观性质将不随时间而变化、且具有确定的状态
关于平衡态的几点说明：
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。
类似于化学平衡，热力学系统达到的平衡态是一种动态平衡。
系统内部没有物质流动和能量流动,平衡态对应的是无外界影响下的状态。。
处于平衡态的系统各处温度相等，但温度各处相等的系统未必处于平衡态。
在有外界作用时，系统中各部分也可能达到稳定状态，但并非为平衡态。平衡态对应的是无外界影响下的状态。
初中我们就学过，用温度计测水温，待温度计稳定后，温度计的温度就是水温
那么凭什么说温度计的温度就是水温呢？
理解温度的概念是热力学第零定律的
如果两个系统相互接触而传热，它们的状态参量将改变，但经过一段时间后，状态参量不再变化，我们就说两个系统达到了热平衡。（两个系统是通过热传递达到的平衡）
只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，就说这两个系统原来就处于热平衡
热平衡与平衡态的区别：
a、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。b、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，直到二者状态 参量不再变化时，两系统便达到了热平衡。c、达到热平衡的两个系统都处于平衡态。
热平衡定律（热力学第零定律）
若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。
“平衡态”指的是一个系统的状态；
“热平衡”指的是两个系统之间的关系
处于热平衡的两个系统，它们必定具有某个相同的热学性质
两个系统处于热平衡时，他们必定具有某个共同的热学性质，表征这一“共同热学性质”的物理量叫温度。
物理意义：表示物体冷热程度的物理量
热平衡的宏观标志：达到热平衡的两物体温度相同
反映分子热运动的剧烈程度
是大量分子热运动的统计规律，对个别分子无意义
两个系统达到热平衡时具有的共同性质是温度相同
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
一切达到热平衡的系统都具有相同的温度
各种温度计中，起测温作用的器件种类是不同的，即随温度变化的物理量不同，说说下面几种分别是依据哪种物理量随温度的变化来实现测温？
水银温度计                      气体温度计                     热电偶温度计
—不同导体因温差产生电动势的大小
不同种类的温度计都是为了标定温度的数值大小
定量描述温度的方法叫温标----温度的数值表示法
建立一种温标的三要素：
①选择某种物质（叫做测温物质，如水银/铂/气体/热电偶）的某一随温度变化的属性（叫做测温属性，如体积/电阻/压强/电动势）来标志温度
②选定固定点（规定零点）
③对测温属性随温度的变化关系作出规定（即规定分度的方法）
你知道的温标有哪几种？
复习摄氏温标的规定方法
了解热力学温标的规定方法
①摄氏温标（摄氏度t , 单位： °C ）
标准大气压下冰的熔点为零度，沸水为100度，期间分为100等份
②热力学温标（热力学温度T，单位：开尔文 K）
热力学温度：热力学温标表示的温度叫做热力学温标
它是国际单位制中七个基本物理量之一
热力学温标是与具体的测温物质无关的温标
热力学温标与摄氏温标之间的关系：
T=273.15+t (K)
①两种温度数值不同，但物体温度改变1°C与改变l K的变化量是等同的，但物体所处状态为l °C与l K是相隔甚远的；
②0K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到
③摄氏温标的单位“°C”是温度的常用单位，但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文，符号为K．
在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；
③华氏温标（华氏度F，单位°F ）
在标准大气压下，规定冰的熔点为32°F，水的沸点为212°F，中间有180等份，每等份为华氏1度。
华氏温标的温度tF与摄氏温度t之间的关系：
华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多，科学研究中多使用热力学温标（绝对温标）。
天气预报某地某日的最高气温是27°C，它是多少开尔文？进行低温物理的研究时，热力学温度是2.5K，它是多少摄氏度？
27°C对应300K；2.5K对应-270.65°C 
摄氏温标以水沸点（101.325kPa压力下水和水蒸气之间的平衡温度）为100度和冰点（101.325kPa压力下冰和被空气饱和的水之间的平衡温度）为0度作为温标的两个固定点。
摄氏温标采用玻璃汞温度计作为内插仪器，假定温度和汞柱的高度成正比，即把水沸点与冰点之间的汞柱的高度差等分为100格，1格对应于1度。
摄氏温标是瑞典人摄尔修斯（A.Celsius，1701—1744）在1742年首先提出的一种经验温标，过去曾被广泛使用。
热力学温标（国际温标）
1954年第10届国际计量大会（CGPM）决定采用水三相点这个固定点来定义温度的单位，冰点已不再是温标的定义固定点了。
1967年第13届国际计量大会决议定义：温度单位开尔文是水三相点热力学温度的1/273.16。
1988年第18届国际计量大会及第77届国际计量委员会（CIPM）决议，自1990年始采用“1990年国际温标（简称ITS-90）”。
ITS-90定义的温度单位更精确，更容易复现。我国自1994年始全面采用这一标准。
温度的单位有了新的、更加精确和科学的定义以后，考虑到人们长期以来的使用习惯，仍然保留摄氏温度这一名词，但它有了新的意义。
某一热状态的摄氏温度，就是用它与一特定的热状态（比水三相点温度低0.01K的热状态，即0摄氏度）之间的温度差所表示的温度。这个温度差要用开尔文温度来表示。它的单位称为摄氏度，符号为℃。
因此，摄氏温度是从开尔文温度导出的，是以0摄氏度作为计算起点的温度。摄氏温度和开尔文温度相差一个常数，彼此可以互相换算：t/℃＝T/K－273.15。由此，摄氏温度有了新的定义。
在数值上，它与过去人们习惯使用的摄氏温标温度很相近，但不相等，与摄氏温标的原定义无关。
1714年,荷兰华伦海特(G·D·Fahrenheit)最初所制的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，水银柱降到最低的高度定为零度；把他妻子的体温定为100度，然后再把这段区间的长度均分为100份，每一份叫1度。这就是最初的华氏温标。
显然，认定气温和人的体温作为测温质的标准点并在此基础上分度是不妥当的。健康人的体温在一天之中经常波动，而且他妻子如果感冒发烧了怎么办？
后来，华伦海特改进了他创立的温标
把冰、水、氯化铵和氯化钠的混合物的熔点定为零度，以0°F表示，把冰的熔点定为32°F，把水的沸点定为212°F，在32→212的间隔内均分180等分，这样，参考点就有了较为准确的客观依据。
这就是现在仍在许多国家使用的华氏温标，华氏温标确定之后，就有了华氏温度(指示数)。
生活中的温度计种类纷繁，你能说出几种？
体温计                   实验室用温度计         寒暑表
你知道这些温度计是根据什么原理设计的吗？
了解伽利略温度计的原理；
理解水银温度计和酒精温度计的区别；
了解双金属温度计、电阻温度计和热电偶温度计
热平衡定律是温度计测量物体温度的原理
家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热膨胀规律来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计等等。
一支玻璃管一端与一个鸡蛋大小的玻璃泡相连
另一端竖直插在水槽中，并使玻璃管内吸入一段水柱。
当气温变化时，玻璃泡中气体压强会随着变化，从而使玻璃管内水柱高度发生变化。
根据管内水柱高度的变化就可测出相应的温度。
体温计是一种水银温度计。
它的上部是一根玻璃管，下端是一个玻璃泡。在泡里和管的下端装有纯净的水银，管上标有刻度。
体温表的构造很特殊，在玻璃泡和细管相接的地方，有一段很细的缩口。当体温表离开人体后，水银变冷收缩，水银柱就在缩口处断开，上面的水银退不回来，所以体温表离开人体后还能继续显示人的体温度。
酒精温度计，是由一个盛有酒精的玻璃泡，毛细管，刻度和温标等组成的。
在1个标准大气压下，酒精温度计所能测量的最高温度一般为78℃。因为酒精在1个标准大气压下，其沸点是78℃。
但是温度计内的压强一般情况下都高于1标准大气压，所以有一些酒精温度计的量程大于78度。
酒精温度计，是利用酒精热胀冷缩的性质制成的温度计。
把线膨胀程度不同的两种金属片压合在一起，温度变化时，双金属片的弯曲程度会发生变化，带动指针偏转，指示温度
把一条金属丝的两端分别与另一条不同材料金属丝的两端熔焊，接成闭合电路，倘若两个焊点之间有温度差，电路中就有电动势产生，温度差越大，电动势也越大。这就是温差电现象。
根据电动势就可以度量两个焊点之间的温度差。
选择不同的金属丝可以做成不同的热电偶温度计，有的可以测量高达3000°C的高温，有的可以测量接近绝对零度的低温
根据水银的热膨胀性质来测量温度
根据铂的电阻随温度的变化来测量温度
根据气体的压强随温度的变化来测量温度
根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度