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学而优教有方
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第1节温度和温标
【知识梳理与方法突破】
一、状态参量与平衡态
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，而力学中的平衡态是指物体的运动状态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。
3．两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。
【例1】下列说法正确的是（）
A．状态参量是描述系统状态的物理量，系统处于非平衡态时各部分的状态参量不发生变化
B．当系统不受外界影响且经过足够长的时间时，其内部各部分状态参量将会达到稳定状态
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．两物体发生传热时，它们组成的系统处于平衡态
【答案】B
【详解】AD．系统处于非平衡态时状态参量会发生变化，两物体发生传热表示温度在发生变化，故AD错误；
B．当系统不受外界影响且经过足够长的时间时，其内部各部分状态参量将会达到稳定状态，即平衡态，故B正确；
C．状态参量是描述系统状态的物理量，无论系统处于何种状态都具有状态参量，故C错误。故选B。
【针对训练1】下列各个状态中处于平衡态的是（）
A．将冰水混合物放在0℃的房间里
B．将铜块放在沸水中加热足够长的时间
C．电影院开空调5分钟内放映厅内的气体
D．一个密闭绝热匀速运动的容器突然停止时，运动容器内的气体
【答案】AB
【详解】系统处于平衡态时，其状态参量不随时间变化。
A．冰水混合物在0℃的房间里，其温度、压强、体积都不再变化，是平衡态，选项A正确；；
B．铜块在沸水中加热很长时间后，其温度、压强、体积也不再变化，是平衡态，故B正确；
C．开空调5分钟内放映厅内气体的温度、体积都要变化，不是平衡态，故C错误；
D．密闭绝热匀速运动的容器突然停止运动时，容器内的气体的温度升高，压强变大，故其不是平衡态，故D错误。故选AB。
二、热平衡与温度
1．温度
(1)宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
(2)微观上
①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。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
2．热平衡
(1)一切达到热平衡的物体都具有相同的温度。
(2)若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
3．热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为互为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，即可比较温度的高低。
4．热平衡与温度理解的两个误区
误区1：误认为只要温度不变，系统就处于平衡态
产生误区的原因是没有正确理解平衡态的概念，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，系统才处于平衡态。
误区2：误认为平衡态就是热平衡
产生误区的原因是由于不理解热平衡与平衡态的关系，错误地认为处于平衡态的两个物体之间一定会处于热平衡。其实各自处于平衡态的两个物体温度不一定相同，它们接触后各自的状态会发生变化，直到达到热平衡为止。
【例2】关于热平衡，下列说法不正确的是（）
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数值
B．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
C．量体温时温度计需和身体接触5分钟是为了让温度计跟身体达到热平衡
D．标准状况下冰水混合物与0℃的水未达到热平衡
【答案】D
【详解】AB．两系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同，故AB正确；
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，故C正确。
D．标准状况下冰水混合物的温度为0℃，与0℃的水能达到热平衡，故D错误；
本题选择不正确的，故选D。
【针对训练2】关于热平衡定律，下列理解正确的是（???????）
A．两系统的温度相同时，才能达到热平衡
B．A、B两系统分别与C系统达到热平衡，则A、B两系统处于热平衡
C．A、B两系统各自处于平衡态
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