第24章氣體、固體和液體01.溫度和溫標(biāo)圖片區(qū)打開擋板K后，A、B兩部分分子做無規(guī)則運(yùn)動，發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象，壓強(qiáng)大的向壓強(qiáng)小的擴(kuò)散更多一些，溫度高的向溫度低的傳遞熱量，經(jīng)過一段時間后容器內(nèi)氣體混合均勻，達(dá)到動態(tài)平衡狀態(tài)，容器內(nèi)各點(diǎn)的壓強(qiáng)和溫度均不再變化。一.狀態(tài)參量與平衡態(tài)1.熱力學(xué)系統(tǒng)：熱力學(xué)中的研究對象，一般是容器中的大量分子組成的系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。例如：被密封的氣體，一部分液體、固體。2.狀態(tài)參量：在熱學(xué)中，為確定系統(tǒng)的狀態(tài)，用到的物理量，這些物理量叫作系統(tǒng)的狀態(tài)參量。體積V：幾何參量確定系統(tǒng)的空間范圍；壓強(qiáng)p：力學(xué)參量確定外界與系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的相互作用；溫度T：熱學(xué)參量確定系統(tǒng)的冷熱程度。一.狀態(tài)參量與平衡態(tài)3.平衡態(tài)：在沒有外界影響的情況下，經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量達(dá)到的穩(wěn)定狀態(tài)叫作平衡態(tài)，否則就是非平衡態(tài)。注意：①當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，系統(tǒng)所有狀態(tài)參量（p、V、T）都不隨時間變化。中學(xué)階段，主要處理平衡態(tài)的問題。②平衡態(tài)是一種理想情況，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。③類似于化學(xué)平衡，熱力學(xué)系統(tǒng)達(dá)到的平衡態(tài)也是一種動態(tài)平衡。④處于平衡態(tài)的系統(tǒng)各處溫度相等，但溫度各處相等的系統(tǒng)未必處于平衡態(tài)。思考與討論：平衡態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)的異同點(diǎn)，并嘗試舉例說明。答案：(1)相同點(diǎn)：狀態(tài)參量都不隨時間發(fā)生變化。(2)不同點(diǎn)：二者最主要的區(qū)別是受不受外界的影響，如不受外界的影響系統(tǒng)的狀態(tài)參量不變?yōu)槠胶鈶B(tài)，反之為穩(wěn)定狀態(tài)。(3)實例：如教室內(nèi)的空氣，不開空調(diào)空氣的溫度不變是平衡態(tài)，而打開空調(diào)，雖然溫度不變化，但由于存在外界的影響，是穩(wěn)定狀態(tài)。一.狀態(tài)參量與平衡態(tài)上面所說的平衡態(tài)，指的是一個系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再改變。若兩個系統(tǒng)相互作用呢？觀察兩個溫度不同的鐵塊靠在一起，注意它們發(fā)生的變化。1.熱平衡：兩個系統(tǒng)相互接觸而傳熱，這兩個系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會互相影響而分別改變；當(dāng)它們的狀態(tài)參量不再變化時，這兩個系統(tǒng)對于傳熱來說達(dá)到了平衡，這種平衡叫作熱平衡。注意：若兩個系統(tǒng)在接觸時它們的熱熱學(xué)狀態(tài)不發(fā)生變化，則兩個系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)。二.熱平衡與溫度2.熱平衡定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡，這個結(jié)論稱為熱平衡定律。3.溫度：熱平衡定律表明，當(dāng)兩個系處于熱平衡時，它們必定具有某個共同的熱學(xué)性質(zhì)，我們就把表征“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度。4.物理意義：溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡的物理量，也可以說溫度表示物體冷熱程度的物理量，兩者并不沖突。5.特點(diǎn)：達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)具有相同的溫度二.熱平衡與溫度例1.在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量()A．每個氣體分子的運(yùn)動速率

B．壓強(qiáng)C．體積

D．溫度例2.一金屬棒的一端與0℃冰接觸，另一端與100℃水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變．問當(dāng)經(jīng)過充分長時間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)?為什么?解析：因金屬棒一端與0℃冰接觸，另一端與100℃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(nèi)部溫度分布處于一種從低到高逐漸升高穩(wěn)定狀態(tài)，但其內(nèi)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(tài)不是平衡態(tài)。答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換。BCD上表列出了部分人們已觀測的溫度，溫度是如何量化的呢？人們用什么工具測量溫度呢？這些工具的工作原理是什么？三.溫度計與溫標(biāo)1.溫標(biāo)：用數(shù)值表示溫度的方法，稱為溫度標(biāo)尺,簡稱溫標(biāo)。2.建立溫標(biāo)三要素：測溫儀器、固定溫度點(diǎn)、溫標(biāo)方程①測溫儀器：用來測量物體(系統(tǒng))溫度的儀器，即溫度計制造：要選定一種測溫物質(zhì)，根據(jù)這種物質(zhì)的測溫屬性來制造溫度計。水銀溫度計：根據(jù)水銀的熱膨脹制造；氣體溫度計：根據(jù)氣體壓強(qiáng)隨溫度的變化制造；金屬電阻溫度計：根據(jù)金屬鉑的電阻隨溫度的變化制造；熱電偶溫度計：根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動勢的大小不同制造。三.溫度計與溫標(biāo)1.溫標(biāo)：用數(shù)值表示溫度的方法，稱為溫度標(biāo)尺,簡稱溫標(biāo)。2.建立溫標(biāo)三要素：測溫儀器、固定溫度點(diǎn)、溫標(biāo)方程①測溫儀器：用來測量物體(系統(tǒng))溫度的儀器，即溫度計②固定溫度點(diǎn)與③溫標(biāo)方程（確定溫度的零點(diǎn)和分度的方法）：例如：攝氏溫標(biāo)曾經(jīng)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℃；并據(jù)此把玻璃管上0℃刻度與100℃刻度之間均勻分成100等份，每份算做1℃。探針式熱電偶雙金屬溫度計管道軸向指針雙金屬溫度計水銀溫度計金屬電阻溫度計氣體溫度計三.溫度計與溫標(biāo)三.溫度計與溫標(biāo)3.常用溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)，溫標(biāo)確定了溫度的單位。①攝氏溫標(biāo)：表示的溫度叫攝氏溫度，符號t，單位攝氏度：℃（生活常用）②*華氏溫標(biāo)：表示的溫度叫華氏溫度，符號tF，單位華氏度：℉（西方常用），tF＝1.8t+32℉③熱力學(xué)溫標(biāo)：表示的溫度叫熱力學(xué)溫度，符號T，單位開爾文：K（科學(xué)常用，國際單位中七個基本物理量之一），T＝t＋273.15K注意：①-273.15K叫絕對零度，絕對零度不可能達(dá)到②Δt=ΔT（t加倍并不代表T加倍）③攝氏溫標(biāo)由熱力學(xué)溫標(biāo)導(dǎo)出三.溫度計與溫標(biāo)4.測溫原理：熱平衡定律三.溫度計與溫標(biāo)例3.(多選)關(guān)于溫度與溫標(biāo)，下列說法正確的是(

)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.攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值C.攝氏溫度升高3℃，在熱力學(xué)溫標(biāo)中溫度升高276.15KD.熱力學(xué)溫度每一開的大小與攝氏溫度每一度的大小相等例4.(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是(

)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零度時，其體積趨近于零ADABC例5.(多選)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.兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相等的C.熱平衡就是平衡態(tài)D.處于熱平衡的兩個系統(tǒng)的溫度一定相等例6.(多選)有甲、乙、丙三個溫度不同的物體，將甲和乙接觸一段時間后分開，再將乙和丙接觸一段時間后分開，假設(shè)只有在它們相互接觸時有熱傳遞，不接觸時與外界沒有熱傳遞，則(

)A.甲、乙、丙三個物體都達(dá)到了平衡態(tài)B.只有乙、丙達(dá)到了平衡態(tài)，甲沒有達(dá)到平衡態(tài)C.乙、丙兩物體都和甲達(dá)到了熱平衡D.乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡BDAD例7.關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，以下說法中正確的是()A．熱力學(xué)溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位B．溫度升高了1℃就是升高了1KC．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273K例8.(多選)關(guān)于溫度與溫標(biāo)，下列說法正確的是（）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.水的沸點(diǎn)為100℃，用熱力學(xué)溫度表示即為373.15KC.水從0℃升高到100℃，用熱力學(xué)溫度表示即為從273.15K升高到373.15KD.溫度由攝氏溫度t升至2t，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度由T升到2TABDABC例9.(多選)伽利略在1593年制造了世界上第一個溫度計—空氣溫度計，如圖所示，一個細(xì)長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)液面的變化測出溫度的變化，則（）A.該溫度計的測溫物質(zhì)是槽中的液體B.該溫度計的測溫物質(zhì)是細(xì)管中的紅色液體C.該溫度計的測溫物質(zhì)是球形瓶中的空氣D.該溫度計是利用測溫物質(zhì)的熱脹冷縮的性質(zhì)制造的CD例10..(多選)實際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計，它是利用銅片與鐵片壓合在一起的雙金屬片的彎曲程度隨溫