2016_2017学年高中物理第七章分子动理论4温度和温标课件.ppt

* 4　温度和温标 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;理解温度的意义,掌握温度的定义,了解热力学温度的应用。 3.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 二 一、状态参量与平衡态 1.热力学系统:在热学中,通常把研究对象称为系统。 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。 3.状态参量:在热学中,为确定系统的状态所需要的物理量叫作系统的状态参量。例如:为了确定系统的空间范围,要用到体积V;为了确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用,要用到压强p;而要确定系统的冷热程度,要用到温度T。 4.平衡态:在没有外界影响的情况下,无论其初始状态如何,只要经过足够长的时间,系统内各部分的状态参量能够达到稳定,这种情况下就说系统达到了平衡态。 三 一 二 一根长铁丝,一端插入100 ℃的沸水中,另一端放入0 ℃恒温源中,经过足够长的时间,温度随铁丝有一定的分布,而且不随时间变化,这种状态是否为平衡态? 提示:不是,只是一种稳定状态,因为存在外在因素的影响。 三 一 二 二、热平衡与温度 1.热平衡:两个相互接触的热力学系统,经过一段时间以后,这两个系统的状态参量都不再变化,我们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然处于热平衡,这个结论称为热平衡定律,它又叫热力学第零定律。 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”,我们把表征这一“共同热学性质”的物理量叫作温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。 三 一 二 平衡态与热平衡是一回事吗? 提示:不是。平衡态是对某一系统而言的,而热平衡是对两个相互接触的系统而言的。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,此时的两个系统都处于平衡态。 三 一 三 二 一 三 二 一 三 二 “在新疆某些地区,夏季昼夜温差达15 ℃”“在我国东部沿海地区,秋、冬两季最高气温相差15 K”,以上两种叙述中的温度差哪种说法大些? 提示:一样大。因为用热力学温度和摄氏温度表示温度变化时,每变化1 ℃和每变化1 K数值上是相等的,只是它们的零值规定不同。 一、对平衡态与热平衡的理解 1.对平衡态的理解 (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,表现为系统的宏观性质不随时间变化,而力学中的平衡态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。 (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,仍可能发生偏离平衡态的微小变化。 2.对热平衡的理解 (1)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,我们就说两系统达到了热平衡。 (2)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唯一标准是系统具有相同的温度。 (3)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。 二、对温度与温标的理解 1.“温度”含义的两种说法 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。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,两个物体相互处于热平衡时,存在某个共同的热学性质,这一“共同热学性质”就是温度,这样的定义更具有科学性。 2.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。 温馨提示(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。 (3)热力学温度的零度叫绝对零度,即-273.15 ℃,它是低温的极限,可以无限接近但不能达到。 *