第七章分子动理论第4节温度和温标概述.pptVIP

* 第七章 分子动理论 第4节 温度和温标 学习目标 1.知道什么是状态参量，什么是平衡态； 2.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； 3.理解温度的意义，掌握温度的定义，了解热力学温度； 4.知道常见温度计的构造，会使用常见的温度计；知道什么是温标，理解摄氏温度与热力学温度的转换关系。 一、状态参量与平衡态 1、系统：在物理学中，通常把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）。在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离”分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体”分析的方法． 2、状态参量 ： 描述物质系统状态的宏观物理量叫做状态参量． 物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等。为了描述系统的状态，需要用到一些物理量，例如：用体积V描述它的几何性质；用压强P描述力学性质；用温度T描述热学性质等等。 一、状态参量与平衡态 一、状态参量与平衡态 3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变化时状态称之为平衡态． 一个物理学系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量会达到稳定. 热学系统所处的平衡态往往是一种动态的平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物质运动的一种特殊形式。 例1．在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量( 　) A．每个气体分子的运动速率 B．压强 C．体积 D．温度 解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量．气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量．显然B、C、D选项正确． BCD 一、状态参量与平衡态 二、热平衡与温度 1、热平衡：两个系统之间没有隔热材料，它们相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变。最后，两个系统的状态参量不再变化，说明两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我们说两个系统达到了热平衡。 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。 二、热平衡与温度 2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 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。 3、温度 两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同热学性质”。我们就把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。 二、热平衡与温度 系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换。 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，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度计能够用来测量温度的基本原理。 若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与B的温度相等。 二、热平衡与温度 例2、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么? 解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态。 答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换． 例3．下列说法中正确的是( 　) A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量 B．如果两个系统分别于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 BCD 二、热平衡与温度 三、温度计与温标 1、常见温度计的测温原理 名 称 原 理 水银温度计 根据水银的热膨胀性质来测量温度的 金属电阻温度计 根据铂的电阻随温度的变化来测量温度的 气体温度计 根据气体的压强随温度的变化来测量温度的 热电偶温度计 根据不同导体因温差