2019-2020年高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 第4講 溫度和溫標(biāo)學(xué)案 新人教版選修3-3.doc
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2019-2020年高中物理 第七章 分子動(dòng)理論 第4講 溫度和溫標(biāo)學(xué)案 新人教版選修3-3 [目標(biāo)定位] 1.知道平衡態(tài)、熱平衡的定義.2.明確溫度的定義及判斷系統(tǒng)處于熱平衡的條件.3.能區(qū)分?jǐn)z氏溫度與熱力學(xué)溫度,記住它們之間的關(guān)系. 一、平衡態(tài)和狀態(tài)參量 1.系統(tǒng):在物理學(xué)中,通常把研究對(duì)象稱為系統(tǒng). 2.狀態(tài)參量:用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量,叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量. 3.平衡態(tài):系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不再隨時(shí)間變化,這種情況就說系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài). 二、熱平衡與溫度 1.熱平衡:兩個(gè)相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng),最后系統(tǒng)的狀態(tài)參量都不再改變,這時(shí)兩個(gè)系統(tǒng)具有“共同性質(zhì)”,我們就說這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡. 2.熱平衡定律:如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡,這個(gè)結(jié)論稱為熱平衡定律,也叫熱力學(xué)第零定律. 3.溫度:熱平衡中具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”叫做溫度. 三、溫度計(jì)與溫標(biāo) 1.?dāng)z氏溫標(biāo):一種常用的表示溫度的方法,規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn)為0_℃,水的沸點(diǎn)為100_℃,在0 ℃和100 ℃之間均勻分成100等份,每份算做1 ℃. 2.熱力學(xué)溫標(biāo):現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法,熱力學(xué)溫標(biāo)也叫絕對(duì)溫標(biāo).熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫熱力學(xué)溫度.用符號(hào)T表示,單位是開爾文,符號(hào)為K. 3.?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系為T=t+273.15_K. 一、熱平衡與平衡態(tài)的理解 1.平衡態(tài) (1)熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動(dòng)態(tài)平衡,組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),只是分子運(yùn)動(dòng)的平均效果不隨時(shí)間變化,表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化. (2)平衡態(tài)是一種理想情況,因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)完全不受外界影響是不可能的. 2.一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度. 例1 下列說法正確的是( ) A.兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們一定具有相同的熱量 B.如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個(gè)系統(tǒng)也必定處于熱平衡 C.溫度是決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量 D.熱平衡定律是溫度計(jì)能夠用來測(cè)量溫度的基本原理 答案 BCD 解析 熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度,故A錯(cuò)誤,C正確;由熱平衡定律,若物體與A處于熱平衡,它同時(shí)也與B達(dá)到熱平衡,則A的溫度便等于B的溫度,這也是溫度計(jì)用來測(cè)量溫度的基本原理,故B、D項(xiàng)正確. 針對(duì)訓(xùn)練 關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡,下列說法中正確的有( ) A.只要溫度不變且處處相等,系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài) B.兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化,這兩個(gè)系統(tǒng)原來的溫度是相等的 C.熱平衡就是平衡態(tài) D.處于熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)的溫度一定相等 答案 BD 解析 一般來說,描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不止一個(gè),根據(jù)平衡態(tài)的定義可以確定A錯(cuò);根據(jù)熱平衡的定義可知B和D是正確的;平衡態(tài)是針對(duì)某一系統(tǒng)而言的,熱平衡是兩個(gè)系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果,可見C錯(cuò).正確選項(xiàng)為B、D. 二、溫度和溫標(biāo) 1.“溫度”含義的兩種說法 (1)宏觀角度:表示物體的冷熱程度. (2)熱平衡角度:兩個(gè)處于熱平衡的系統(tǒng)存在一個(gè)數(shù)值相等的物理量,這個(gè)物理量就是溫度. 2.溫度計(jì)測(cè)量原理 一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度.溫度計(jì)與待測(cè)物體接觸,達(dá)到熱平衡,其溫度與待測(cè)物體相同. 3.熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系 (1)T=t+273.15 K (2)ΔT=Δt 例2 下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是( ) A.-33 ℃=240 K B.溫度變化1 ℃,也就是溫度變化1 K C.?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負(fù)值 D.溫度由t ℃升至2t ℃,對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了t+273 K 答案 AB 解析 熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T=t+273 K,由此可知:-33 ℃=240 K,故A、B選項(xiàng)正確;D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為t+273 K,末態(tài)為2t+273 K,溫度升高了t K,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)于攝氏溫度可取負(fù)值的范圍為0~-273 ℃,因絕對(duì)零度達(dá)不到,故熱力學(xué)溫度不可能取負(fù)值,故C選項(xiàng)錯(cuò)誤.本題應(yīng)選A、B. 針對(duì)訓(xùn)練 關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度,以下說法正確的是( ) A.熱力學(xué)溫度的單位“K”是國(guó)際單位制中的基本單位 B.溫度升高了1 ℃就是升高了1 K C.物體的溫度由本身決定,數(shù)值與所選溫標(biāo)無關(guān) D.0 ℃的溫度可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273 K 答案 ABD 熱平衡與平衡態(tài) 1.兩個(gè)原來處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng),分開后,由于受外界的影響,其中一個(gè)系統(tǒng)的溫度升高了5 K,另一個(gè)系統(tǒng)的溫度升高了5 ℃,則下列說法正確的是( ) A.兩個(gè)系統(tǒng)不再是熱平衡狀態(tài) B.兩個(gè)系統(tǒng)此時(shí)仍是熱平衡狀態(tài) C.兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)都發(fā)生了變化 D.兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)都沒有發(fā)生變化 答案 BC 解析 由于兩個(gè)系統(tǒng)原來處于熱平衡狀態(tài),溫度相同,當(dāng)分別升高5 ℃和5 K后,溫度仍相同,兩個(gè)系統(tǒng)仍為熱平衡狀態(tài),故A錯(cuò)誤,B正確;由于溫度發(fā)生了變化,系統(tǒng)的狀態(tài)也發(fā)生了變化,故C正確,D錯(cuò)誤. 溫標(biāo)與溫度 2.下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中,不正確的是( ) A.熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的每一度的大小是相同的 B.熱力學(xué)溫度的零度等于-273.15 ℃ C.熱力學(xué)溫度的零度是不可能達(dá)到的 D.氣體溫度趨近于絕對(duì)零度時(shí),其體積趨近于零 答案 D 解析 熱力學(xué)溫度的0 K是攝氏溫度的-273.15 ℃,因此B正確;每升高(或降低)1 K等價(jià)于升高(或降低)1 ℃,故A正確;熱力學(xué)溫度的零度只能無限接近,卻不可能達(dá)到,且趨近絕對(duì)零度時(shí),氣體液化或凝固,但有體積,故C正確,D錯(cuò)誤. 3.下列有關(guān)溫度的說法正確的是( ) A.用攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度是兩種不同的表示方法 B.用兩種溫度表示溫度的變化時(shí),兩者的數(shù)值相等 C.1 K就是1 ℃ D.當(dāng)溫度變化1 ℃時(shí),也可以說成溫度變化274 K 答案 AB 解析 溫標(biāo)是用來定量描述溫度的方法,常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo),兩種溫標(biāo)表示同一溫度時(shí),數(shù)值不同,但在表示同一溫度變化時(shí),數(shù)值是相同的.若物體的溫度升高1 K,也可以說物體的溫度升高1 ℃,但在表示物體的溫度時(shí),物體的溫度為1 K,而不能說成物體的溫度為1 ℃. (時(shí)間:60分鐘) 題組一 平衡態(tài)與熱平衡 1.如果一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài),那么這個(gè)系統(tǒng)各處的( ) A.溫度、壓強(qiáng)、體積都必須達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)不再變化 B.溫度一定達(dá)到了某一穩(wěn)定值,但壓強(qiáng)和體積仍是可以變化的 C.溫度一定達(dá)到了某一穩(wěn)定值,并且分子不再運(yùn)動(dòng),達(dá)到了“凝固”狀態(tài) D.溫度、壓強(qiáng)就會(huì)變得一樣,但體積仍可變化 答案 A 解析 如果一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài),系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量如溫度、壓強(qiáng)和體積等不再隨時(shí)間發(fā)生變化.溫度達(dá)到穩(wěn)定值,分子仍然是運(yùn)動(dòng)的,不可能達(dá)到所謂的“凝固”狀態(tài). 2.有關(guān)熱平衡的說法正確的是( ) A.如果兩個(gè)系統(tǒng)在某時(shí)刻處于熱平衡狀態(tài),則這兩個(gè)系統(tǒng)永遠(yuǎn)處于熱平衡狀態(tài) B.熱平衡定律只能研究三個(gè)系統(tǒng)的問題 C.如果兩個(gè)系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化,這兩個(gè)系統(tǒng)又不受外界影響,那么這兩個(gè)系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài) D.兩個(gè)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng),溫度可以有微小的差別 答案 C 解析 處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng),如果受到外界的影響,狀態(tài)參量會(huì)隨之變化,溫度也會(huì)變化,故A錯(cuò);熱平衡定律對(duì)多個(gè)系統(tǒng)也適用,故B錯(cuò);由熱平衡的意義知,C正確;溫度是熱平衡的標(biāo)志,必須相同,故D錯(cuò). 題組二 溫度與溫標(biāo) 3.關(guān)于溫度的物理意義,下列說法中正確的是( ) A.溫度是物體冷熱程度的客觀反映 B.人如果感覺到某個(gè)物體很涼,就說明這個(gè)物體的溫度很低 C.熱量會(huì)自發(fā)地從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體 D.熱量會(huì)自發(fā)地從溫度較高的物體傳向溫度較低的物體 答案 AD 解析 溫度是表示物體冷熱程度的物理量,但人們對(duì)物體冷熱程度的感覺具有相對(duì)性,A正確,B錯(cuò)誤;熱傳遞的方向是熱量自發(fā)地從溫度較高的物體傳向溫度較低的物體,而熱量是過程量,不能說物體含有熱量,C錯(cuò)誤,D正確. 4.下列有關(guān)溫標(biāo)的說法正確的是( ) A.溫標(biāo)不同,測(cè)量時(shí)得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的 B.不同溫標(biāo)表示的溫度數(shù)值不同,則說明溫度不同 C.溫標(biāo)的規(guī)定都是人為的,沒有什么理論依據(jù) D.熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)是兩種不同的溫度表示方法,表示的溫度數(shù)值沒有關(guān)系 答案 A 解析 溫標(biāo)不同,測(cè)量同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值一般不同,A對(duì),B錯(cuò);每一種溫標(biāo)的規(guī)定都有一定意義,如攝氏溫標(biāo)的0 ℃表示標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰的熔點(diǎn),100 ℃為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn),C錯(cuò);熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo),數(shù)值上有T=t+273.15 K,D錯(cuò). 5.下列敘述正確的是( ) A.若不斷冷凍,物體的溫度就不斷地下降 B.溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量 C.熱力學(xué)零度是低溫的下限 D.任何物體,溫度下降到某一點(diǎn)就不能再降 答案 BCD 解析 熱力學(xué)零度是低溫的下限,永遠(yuǎn)不能達(dá)到,故A錯(cuò). 題組三 溫度與溫度計(jì) 6.伽利略在1593年制造了世界上第一個(gè)溫度計(jì)——空氣溫度計(jì),如圖1所示,一個(gè)細(xì)長(zhǎng)頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中,細(xì)管中的液面清晰可見,如果不考慮外界大氣壓的變化,就能根據(jù)液面的變化測(cè)出溫度的變化,則( ) 圖1 A.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是槽中的液體 B.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是細(xì)管中的紅色液體 C.該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是球形瓶中的空氣 D.該溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)的熱脹冷縮性質(zhì)制造的 答案 CD 解析 細(xì)管中的紅色液體是用來顯示球形瓶中空氣的體積隨溫度變化情況的,測(cè)溫物質(zhì)是球形瓶中封閉的空氣,該溫度計(jì)是利用空氣的熱脹冷縮的性質(zhì)制造的,故A、B錯(cuò),C、D正確. 7.如圖是四種測(cè)液體溫度的方法,其中正確的是( ) 答案 D 解析 溫度計(jì)的正確使用方法是將溫度計(jì)的玻璃泡而非整個(gè)溫度計(jì)放入液體中,并且不要讓溫度計(jì)液泡與容器壁或底接觸,所以D項(xiàng)正確. 8.根據(jù)圖2判斷,人們選擇的溫度計(jì)中的測(cè)量物質(zhì)及其依據(jù)是( ) 圖2 A.水,水的密度小 B.水,水的密度出現(xiàn)異常現(xiàn)象 C.汞,汞的密度大 D.汞,汞的密度與溫度呈規(guī)則的線性關(guān)系 答案 D 解析 由于水的密度和溫度關(guān)系的曲線是不規(guī)則曲線,如果選水為測(cè)溫物質(zhì),則溫度計(jì)刻度不均勻;汞的密度與溫度呈規(guī)則的線性關(guān)系,選汞為測(cè)溫物質(zhì),溫度計(jì)刻度均勻.故正確答案為D. 題組四 綜合應(yīng)用 9.嚴(yán)冬湖面上結(jié)了厚厚的冰,但冰下面魚兒仍在游動(dòng).為了測(cè)出冰下水的溫度,徐強(qiáng)同學(xué)在冰上打了一個(gè)洞,拿來一支實(shí)驗(yàn)室溫度計(jì),用下列四種方法測(cè)水溫,正確的做法是( ) A.用線將溫度計(jì)拴牢從洞中放入水里,待較長(zhǎng)時(shí)間后從水中提出,讀出示數(shù) B.取一塑料飲水瓶,將瓶拴住從洞中放入水里,水灌滿瓶后取出,再用溫度計(jì)測(cè)瓶中水的溫度 C.取一塑料飲水瓶,將溫度計(jì)懸掛在瓶中,再將瓶拴住從洞中放入水里,水灌滿瓶后待較長(zhǎng)時(shí)間,然后將瓶提出,立即從瓶外觀察溫度計(jì)的示數(shù) D.手拿溫度計(jì),從洞中將溫度計(jì)插入水中,待較長(zhǎng)時(shí)間后取出立即讀出示數(shù) 答案 C 解析 要測(cè)量冰下水的溫度,必須在溫度計(jì)與冰下的水達(dá)到熱平衡時(shí),再讀出溫度計(jì)的示數(shù),但是隔著冰又沒法直接讀數(shù),把溫度計(jì)取出來,顯示的又不是原熱平衡狀態(tài)下的溫度,所以A、D的做法不正確,C的做法正確;B的做法也失去了原來的熱平衡,飲水瓶提出后,再用溫度計(jì)測(cè),這時(shí),周圍空氣也參與了熱交換,測(cè)出的溫度不再是冰下水的溫度. 10.?dāng)z氏溫標(biāo):在1954年以前,標(biāo)準(zhǔn)溫度的間隔是用兩個(gè)定點(diǎn)確定的.它們是水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)(汽化點(diǎn))和冰在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下與飽和空氣的水相平衡時(shí)的熔點(diǎn)(冰點(diǎn)).?dāng)z氏溫標(biāo)(以前稱為百分溫標(biāo))是由瑞典物理學(xué)家攝爾修斯設(shè)計(jì)的.如圖3所示,以冰點(diǎn)定為0 ℃,汽化點(diǎn)定為100 ℃,因此在這兩個(gè)固定點(diǎn)之間共為100 ℃,即一百等份,每等份代表1度,用1 ℃表示,用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做攝氏溫度.?dāng)z氏溫標(biāo)用度作單位,常用t表示.熱力學(xué)溫標(biāo)由開爾文創(chuàng)立,把-273.15 ℃作為零度的溫標(biāo),叫做熱力學(xué)溫標(biāo)(或絕對(duì)溫標(biāo)).熱力學(xué)溫標(biāo)用K表示單位,常用T表示.試回答: 圖13 (1)熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系為:________. (2)如果可以粗略地?。?73 ℃為絕對(duì)零度.在一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,冰的熔點(diǎn)為________℃,即為________ K,水的沸點(diǎn)是________℃,即________ K. (3)如果物體的溫度升高1 ℃,那么,物體的溫度將升高_(dá)_______ K. 答案 (1)T=t+273.15 K (2)0 273 100 373 (3)1 解析 (1)攝氏溫標(biāo)冰點(diǎn)溫度為0 ℃,汽化點(diǎn)溫度為100 ℃,且用t表示;而熱力學(xué)溫標(biāo)是把-273.15 ℃作為零開爾文的,用T表示,所以熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的關(guān)系為T=t+273.15 K.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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