
假如一個容器用擋板K隔開,容器中的氣體被分為A、B兩部分,它們的壓強(qiáng)分別為PA、PB,溫度分別為TA、TB。打開擋板K后,如果容器與外界沒有能量交換,經(jīng)過一段時間后,容器內(nèi)的氣體會是什么狀態(tài)?
1、系統(tǒng):在物理學(xué)中,通常把研究的對象稱為系統(tǒng).
系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱為外界(或環(huán)境)。在物理學(xué)研究中,對系統(tǒng)內(nèi)部問題,往往采取“隔離”分析方法,對系統(tǒng)與外界的相互作用問題,往往采取“整體”分析的方法.
2、狀態(tài)參量 : 描述物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量叫做狀態(tài)參量
物理學(xué)中,需要研究系統(tǒng)的各種性質(zhì),包括幾何性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、熱學(xué)性質(zhì)、電磁性質(zhì)等等。為了描述系統(tǒng)的狀態(tài),需要用到一些物理量。
系統(tǒng)間力的作用用壓強(qiáng)P
確定系統(tǒng)冷熱程度用溫度T
冷空氣
在有外界作用時,系統(tǒng)中各部分也可能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),但并非為平衡態(tài)。平衡態(tài)對應(yīng)的是無外界影響下的狀態(tài)。
由于分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動,在這樣的條件下達(dá)到的平衡往往整體平衡局部不平衡,且達(dá)到的平衡態(tài)具有一定的不穩(wěn)定性,存在一定的起伏。這樣的平衡稱為動態(tài)平衡。
溫空氣
3、平衡態(tài):系統(tǒng)所有宏觀性質(zhì)不隨時間變化時狀態(tài)稱之為平衡態(tài)
注意:①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。③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)。
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
氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度分別是從力學(xué)、幾何、熱學(xué)三個角度對氣體的性質(zhì)進(jìn)行的宏觀描述,是確定氣體宏觀狀態(tài)的三個狀態(tài)參量.
描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài),其參量是宏觀量,每個氣體分子的運(yùn)動速率是微觀量,不是氣體的宏觀狀態(tài)參量.
1.熱平衡:兩個系統(tǒng)發(fā)生熱傳遞,最后它們各自的狀態(tài)參量不再變化,達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài),也就說明他們已經(jīng)具有了某種共同的性質(zhì),這時候我們就說它們達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。
熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。因此可以說,只要兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化,我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。
2、熱平衡定律(又叫熱力學(xué)第零定律): 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:兩個系統(tǒng)處于熱平衡時,它們具有一個“共同熱學(xué)性質(zhì)”。我們就把表征這一“共同熱學(xué)性質(zhì)”的物理量定義為溫度。
溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡狀態(tài)的物理量,它的特征就是“一切達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度”這就是常用溫度計(jì)能夠用來測量溫度的基本原理。
水銀溫度不再升高,這個系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)
水的溫度不再升高,這個系統(tǒng)達(dá)到平衡態(tài)
系統(tǒng)達(dá)到熱平衡的宏觀標(biāo)志就是溫度相同,若溫度不同即系統(tǒng)處于非平衡態(tài),則系統(tǒng)一定存在著熱交換。
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.
1、溫標(biāo):定量描述溫度的方法稱為溫標(biāo)。
(1)溫標(biāo)的建立包含三個要素: ①選擇溫度計(jì)中用于測量溫度的物質(zhì),即測溫物質(zhì); ②對測溫物質(zhì)的測溫屬性隨溫度變化規(guī)律的定量關(guān)系作出某種規(guī)定; ③確定固定點(diǎn)即溫度的零點(diǎn)和分度方法。
①攝氏溫標(biāo):一種常用的表示溫度的方法,這種溫標(biāo)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,每份算作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,這種溫標(biāo)規(guī)定攝氏溫度的-273.15℃為零值。
2、攝氏溫度與熱力學(xué)溫度:
(2)熱力學(xué)溫度:用熱力學(xué)溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度,它是國際單位制中七個基本物理量之一。用符號T表示 。單位:開爾文,簡稱開,符號為K。
(3) 攝氏溫度t與熱力學(xué)溫度T的換算關(guān)系: T=t+273.15(K)
(1)攝氏溫度:用攝氏溫標(biāo)表示的溫度叫做熱力學(xué)溫度,用符號t表示。單位:攝氏度,符號為℃。
①攝氏溫標(biāo)的單位“℃”是溫度的常用單位,但不是國際制單位,溫度的國際制單位是開爾文,符號為K。在今后各種相關(guān)熱力學(xué)計(jì)算中,一定要牢記將溫度單位轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫度即開爾文;
②由T=t+273.15 K可知,物體溫度變化1℃與變化1 K的變化量是等同的,但物體所處狀態(tài)為1℃與1 K是相隔甚遠(yuǎn)的。
例3.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”是國際單位制中個基本單位之一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
1.(溫標(biāo)和溫度)(多選)下列關(guān)于溫度的說法正確的是( )A.水銀溫度計(jì)是根據(jù)水銀熱脹冷縮的性質(zhì)制造的B.水的沸點(diǎn)為100 ℃,用熱力學(xué)溫度表示即為373.15 KC.水從0 ℃升高到100 ℃,用熱力學(xué)溫度表示即為從273.15 K升高到373.15 KD.水從0 ℃升高到100 ℃,用熱力學(xué)溫度表示就是升高了373.15 K
由T=t+273.15 K可知,物體溫度變化1℃與變化1 K的變化量是等同的,但物體所處狀態(tài)為1℃與1 K是相隔甚遠(yuǎn)的。
2.下列說法中正確的是( )A.兩個系統(tǒng)處于熱平衡時,它們一定具有相同的熱量B.如果兩個系統(tǒng)分別于第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡C.溫度是決定兩個系統(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)能夠用來測量溫度的基本原理
3.(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)溫度的零度是-273.15 ℃,叫絕對零度B.熱力學(xué)溫度的每一開的大小和攝氏溫度的每一度的大小是相同的C.絕對零度是低溫的極限,永遠(yuǎn)達(dá)不到D.1 ℃就是1 K
熱力學(xué)溫度的每一開的大小和攝氏溫度每一度的大小是相等的,但不能說1 ℃就是1 K,它們的物理意義是不同的,故選ABC。
熱力學(xué)溫度的零度也叫絕對零度,是-273.15 ℃,絕對零度只能無限接近,不能達(dá)到;
4.(多選)下列說法正確的是( )A.兩個系統(tǒng)處于熱平衡時,它們一定具有相同的熱量B.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)也必定處于熱平衡C.溫度是決定兩個系統(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)能夠用來測量溫度的基本原理
熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度
由熱平衡定律,若物體與A處于熱平衡,它同時也與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)用來測量溫度的基本原理
5.(多選)下列狀態(tài)處于熱平衡態(tài)的是( )A.將一金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間B.冰水混合物處在0 ℃環(huán)境中C.一個裝有氣體的密閉絕熱容器勻速運(yùn)動,容器突然停止運(yùn)動,容器內(nèi)的氣體D.開空調(diào)2分鐘內(nèi)教室內(nèi)的氣體
系統(tǒng)處于熱平衡態(tài)時,其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變
開空調(diào)2分鐘內(nèi)教室內(nèi)的氣體,溫度、體積均要變化,故其不是平衡態(tài)
一個裝有氣體的密閉絕熱容器勻速運(yùn)動突然停止時,容器內(nèi)氣體的溫度升高,壓強(qiáng)變大,故其不是平衡態(tài)
這是一份人教版 (2019)1 溫度和溫標(biāo)備課ppt課件,共52頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo),新課導(dǎo)入,新課講解,狀態(tài)參量與平衡態(tài),非平衡態(tài),平衡態(tài),熱平衡與溫度,溫度計(jì)與溫標(biāo),課堂小結(jié),典例分析等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第三冊1 溫度和溫標(biāo)教課ppt課件
這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第三冊4 固體集體備課課件ppt,共16頁。PPT課件主要包含了本節(jié)目標(biāo),晶體和非晶體,單晶體和多晶體,晶體的微觀結(jié)構(gòu),晶體的結(jié)構(gòu),非晶體的結(jié)構(gòu),晶體特征的微觀解釋,金剛石等內(nèi)容,歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊
注冊成功