1、 7.4 溫度和溫標一、狀態參量與平衡態一、狀態參量與平衡態一、狀態參量與平衡態一、狀態參量與平衡態 例例1在熱學中，要描述一定氣體的宏觀在熱學中，要描述一定氣體的宏觀狀態，需要確定下列哪些物理量狀態，需要確定下列哪些物理量( ) A每個氣體分子的運動速率每個氣體分子的運動速率 B壓強壓強 C體積體積 D溫度溫度 解析：描述系統的宏觀狀態，其參量是宏解析：描述系統的宏觀狀態，其參量是宏觀量，每個氣體分子的運動速率是微觀量，不觀量，每個氣體分子的運動速率是微觀量，不是氣體的宏觀狀態參量氣體的壓強、體積、是氣體的宏觀狀態參量氣體的壓強、體積、溫度分別是從力學、幾何、熱學三個角度對氣溫度分別是從力學

2、、幾何、熱學三個角度對氣體的性質進行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀體的性質進行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀態的三個狀態參量顯然態的三個狀態參量顯然B、C、D選項正確選項正確 BCD 平衡態和狀態參量平衡態和狀態參量二、熱平衡與溫度二、熱平衡與溫度三、溫度與溫標三、溫度與溫標 例例2、一金屬棒的一端與、一金屬棒的一端與0冰接觸，另一冰接觸，另一端與端與100水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變問當經過充分長時間后，金屬棒所處的狀不變問當經過充分長時間后，金屬棒所處的狀態是否為熱平衡態態是否為熱平衡態?為什么為什么? 解析：因金屬棒一端與解析：因金屬棒一端與0冰接觸，

3、另一端與冰接觸，另一端與100水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變時，金屬棒兩端溫度始終不相同，雖然金屬棒內時，金屬棒兩端溫度始終不相同，雖然金屬棒內部溫度分布處于一種從低到高逐漸升高穩定狀態，部溫度分布處于一種從低到高逐漸升高穩定狀態，但其內部總存在著沿一定方向的能量交換，所以但其內部總存在著沿一定方向的能量交換，所以金屬棒所處的狀態不是平衡態金屬棒所處的狀態不是平衡態 答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換在能量交換熱平衡與溫度熱平衡與溫度的的溫溫度度tF與與t之之間間的的關關系：系：tF32+9/5t 單

4、單位：位：F 華氏溫標在歐美使用非常普遍，攝氏華氏溫標在歐美使用非常普遍，攝氏溫標在亞洲使用較多溫標在亞洲使用較多，科學研究中多使用科學研究中多使用絕對溫標。絕對溫標。 例例3實際應用中，常用到一種雙金屬溫度計它是利實際應用中，常用到一種雙金屬溫度計它是利用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度用銅片與鐵片鉚合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理制成的，如圖變化的原理制成的，如圖741所示已知左圖中雙所示已知左圖中雙金屬片被加熱時，其彎曲程度會增大，則下列各種相關金屬片被加熱時，其彎曲程度會增大，則下列各種相關敘敘述中正確的有述中正確的有 ( )雙金屬溫度計雙金屬溫度計圖圖741

5、 A該溫度計的測溫物質是銅、鐵兩種熱膨脹系數不同的金屬該溫度計的測溫物質是銅、鐵兩種熱膨脹系數不同的金屬B雙金屬溫度計是利用測溫物質熱脹冷縮的性質來工作的雙金屬溫度計是利用測溫物質熱脹冷縮的性質來工作的C由左圖可知，銅的熱膨脹系數大于鐵的熱膨脹系數由左圖可知，銅的熱膨脹系數大于鐵的熱膨脹系數D由右圖可知，其雙金屬征的內層一定為銅外層一定為鐵由右圖可知，其雙金屬征的內層一定為銅外層一定為鐵ABC 隨堂練習隨堂練習解析：雙金屬溫度計是利用熱膨脹系數不同的解析：雙金屬溫度計是利用熱膨脹系數不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度隨溫銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的，

6、度變化的原理來工作的，A、B選項是正確選項是正確的圖的圖7 4一一l左圖中加熱時，雙金屬片彎曲左圖中加熱時，雙金屬片彎曲程度增大，即進一步向上彎曲，說明雙金屬片下程度增大，即進一步向上彎曲，說明雙金屬片下層熱膨脹系數較大，即銅的熱膨脹系數較大，層熱膨脹系數較大，即銅的熱膨脹系數較大，C選項正確圖選項正確圖741右圖中，溫度計示數是順右圖中，溫度計示數是順時針方向增大，說明當溫度升高時溫度計指針順時針方向增大，說明當溫度升高時溫度計指針順時針方向轉動，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，時針方向轉動，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，故可以推知雙金屬片的內層一定是鐵，外層一定故可以推知雙金屬片的內層一定是

7、鐵，外層一定是銅，是銅，D選項是錯誤的選項是錯誤的 攝氏溫標攝氏溫標是瑞典人攝爾修斯（是瑞典人攝爾修斯（A.CelsiusA.Celsius，1701174417011744）在）在17421742年首先提出的一種經驗溫標，年首先提出的一種經驗溫標，過去曾被廣泛使用。攝氏溫標以水沸點過去曾被廣泛使用。攝氏溫標以水沸點（101?325Pa101?325Pa壓力下水和水蒸氣之間的平衡溫度）壓力下水和水蒸氣之間的平衡溫度）為為100100度和冰點（度和冰點（101?325Pa101?325Pa壓力下冰和被空氣飽壓力下冰和被空氣飽和的水之間的平衡溫度）為和的水之間的平衡溫度）為0 0度作為溫標的兩個度

8、作為溫標的兩個固定點。攝氏溫標采用玻璃汞溫度計作為內插儀固定點。攝氏溫標采用玻璃汞溫度計作為內插儀器，假定溫度和汞柱的高度成正比，即把水沸點器，假定溫度和汞柱的高度成正比，即把水沸點與冰點之間的汞柱的高度差等分為與冰點之間的汞柱的高度差等分為100100格，格，1 1格對格對應于應于1 1度。度。攝氏溫標攝氏溫標19541954年第年第1010屆國際計量大會（屆國際計量大會（CGPMCGPM）決定采用水）決定采用水三相點一個固定點來定義溫度的單位，冰點已不三相點一個固定點來定義溫度的單位，冰點已不再是溫標的定義固定點了。再是溫標的定義固定點了。19671967年第年第1313屆國際計屆國際計量

9、大會決議定義：溫度單位開爾文是水三相點熱量大會決議定義：溫度單位開爾文是水三相點熱力學溫度的力學溫度的1/273.161/273.16。19881988年第年第1818屆國際計量大屆國際計量大會及第會及第7777屆國際計量委員會（屆國際計量委員會（CIPMCIPM）決議，自）決議，自19901990年始采用年始采用“19901990年國際溫標（簡稱年國際溫標（簡稱ITS-ITS-9090）”。ITS-90ITS-90定義的溫度單位更精確，更容易定義的溫度單位更精確，更容易復現。我國自復現。我國自19941994年始全面采用這一標準。年始全面采用這一標準。國際溫標國際溫標溫度的單位有了新的、更加

10、精確和科學的定義以溫度的單位有了新的、更加精確和科學的定義以后，考慮到人們長期以來的使用習慣，仍然保留后，考慮到人們長期以來的使用習慣，仍然保留攝氏溫度這一名詞，但它有了新的意義。某一熱攝氏溫度這一名詞，但它有了新的意義。某一熱狀態的攝氏溫度，就是用它與一特定的熱狀態狀態的攝氏溫度，就是用它與一特定的熱狀態（比水三相點溫度低（比水三相點溫度低0.01?K0.01?K的熱狀態，即的熱狀態，即0 0攝氏度）攝氏度）之間的溫度差所表示的溫度。這個溫度差要用開之間的溫度差所表示的溫度。這個溫度差要用開爾文溫度來表示。它的單位稱為攝氏度，符號為爾文溫度來表示。它的單位稱為攝氏度，符號為。因此，攝氏溫度是

11、從開爾文溫度導出的，是。因此，攝氏溫度是從開爾文溫度導出的，是以以0 0攝氏度作為計算起點的溫度。攝氏溫度和開爾攝氏度作為計算起點的溫度。攝氏溫度和開爾文溫度相差一個常數，彼此可以互相換算：文溫度相差一個常數，彼此可以互相換算：t/t/T/KT/K273.15273.15。由此，攝氏溫度有了新的定義。由此，攝氏溫度有了新的定義。在數值上，它與過去人們習慣使用的攝氏溫標溫在數值上，它與過去人們習慣使用的攝氏溫標溫度很相近，但不相等，與攝氏溫標的原定義無關。度很相近，但不相等，與攝氏溫標的原定義無關。1714年年,荷蘭荷蘭華倫海特華倫海特(GDFahrenheit)(GDFahrenheit)最初

12、最初所制的水銀溫度計是在北愛爾蘭最冷的某個冬日，所制的水銀溫度計是在北愛爾蘭最冷的某個冬日，水銀柱降到最低的高度定為零度；把他妻子的體水銀柱降到最低的高度定為零度；把他妻子的體溫定為溫定為100100度，然后再把這段區間的長度均分為度，然后再把這段區間的長度均分為100100份，每一份叫份，每一份叫1 1度。這就是最初的華氏溫標。度。這就是最初的華氏溫標。顯然，認定氣溫和人的體溫作為測溫質的標準點顯然，認定氣溫和人的體溫作為測溫質的標準點并在此基礎上分度是不妥當的。健康人的體溫在并在此基礎上分度是不妥當的。健康人的體溫在一天之中經常波動，而且他妻子如果感冒發燒了一天之中經常波動，而且他妻子如果感冒發燒了怎么辦？怎么辦？華氏溫標華氏溫標后來，華倫海特改進了他創立的溫標，把冰、水、后來，華倫海特改進了他創立的溫標，把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點定為零度，以氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點定為零度，以0 0F F表示之，把冰的熔點定為表示之，把冰的熔點定為