
第二章 氣體、固體和液體1.溫度和溫標(biāo)目標(biāo)體系構(gòu)建?1.知道什么是狀態(tài)參量,什么是平衡態(tài)。2.理解熱平衡的概念及熱平衡定律。了解熱力學(xué)溫度的應(yīng)用。3.理解溫度的意義,知道常見(jiàn)溫度計(jì)的構(gòu)造,會(huì)使用常見(jiàn)溫度計(jì)。4.知道什么是熱力學(xué)溫標(biāo),理解攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系。?1.通過(guò)力學(xué)中描述質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)參量,理解熱學(xué)中的狀態(tài)參量,知道平衡態(tài)、熱平衡。2.知道溫度的表示方法,通過(guò)對(duì)比理解熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo),能夠?qū)z氏溫標(biāo)轉(zhuǎn)換為熱力學(xué)溫標(biāo)。3.觀(guān)察實(shí)驗(yàn)室中的常用溫度計(jì),知道它們的構(gòu)造并會(huì)使用。課前預(yù)習(xí)反饋 1.熱力學(xué)系統(tǒng):由大量分子組成的_______。2.外界:系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體。3.狀態(tài)參量:為確定系統(tǒng)的狀態(tài)所需要的一些量,如: _______、_______、溫度等。4.平衡態(tài):無(wú)外界影響,_______________的狀態(tài)。說(shuō)明:平衡態(tài)是狀態(tài)量,不是過(guò)程量,處于平衡態(tài)的系統(tǒng),狀態(tài)參量在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化。系統(tǒng)體積壓強(qiáng)狀態(tài)參量穩(wěn)定『判一判』(1)表示系統(tǒng)的狀態(tài)參量常用的有體積、壓強(qiáng)、阿伏加德羅常數(shù)和溫度。( )(2)當(dāng)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí),系統(tǒng)的溫度、壓強(qiáng)、體積等都不隨時(shí)間變化。( )(3)平衡態(tài)是一種理想情況。( )×√√1.熱平衡:如果兩個(gè)系統(tǒng)相互接觸而傳熱,這兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量將會(huì)互相影響而分別_______。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,各自的狀態(tài)參量不再變化了,即這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了_________。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_________。3.溫標(biāo):定量描述_______的方法。(1)攝氏溫標(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_(kāi)_________,水的沸點(diǎn)為_(kāi)___________。在0 ℃刻度與100 ℃刻度之間均勻分成_________等份,每一份算作1 ℃。改變熱平衡熱平衡溫度0 ℃100 ℃100(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,_________溫度。(3)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度:注意:變化1 ℃與變化1 K是相等的。熱力學(xué)t攝氏度T開(kāi)爾文t+273.15 K4.溫度:處于熱平衡的系統(tǒng)之間有一“共同熱學(xué)性質(zhì)”,即_______。這就是溫度計(jì)能夠用來(lái)測(cè)量溫度的基本原理。溫度『判一判』(4)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。( )(5)兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們一定具有相同的熱量。( )(6)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)內(nèi)的分子仍在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),熱平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。( )√×√『選一選』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)會(huì)變得一樣,但體積仍可變化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)。故A正確,B、C、D錯(cuò)誤?!合胍幌搿?1)“平衡態(tài)”就是“熱平衡”嗎?(2)在寒冷的冬天,用手觸摸放在室外的鐵塊和木塊時(shí),明顯感覺(jué)到鐵塊較涼,所以鐵塊比木塊溫度低。你認(rèn)為這種說(shuō)法對(duì)嗎?提示:(1)“平衡態(tài)”指的是一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài),“熱平衡”指的是兩個(gè)系統(tǒng)之間的關(guān)系,二者的本質(zhì)不同。(2)不對(duì)。由于鐵塊和木塊與周?chē)h(huán)境達(dá)到熱平衡,所以它們的溫度是一樣的。之所以感覺(jué)鐵塊更涼,是因?yàn)樵谟|摸鐵塊和木塊時(shí),在相同時(shí)間內(nèi),人體傳給鐵塊的熱量更多。1.溫度計(jì)熱脹冷縮電阻壓強(qiáng)溫差『選一選』(多選)下列有關(guān)溫度的說(shuō)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.用攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)表示溫度的變化時(shí),兩者的數(shù)值相等C.物體溫度升高 1 K,也就是升高1 ℃,所以1 K就是1 ℃D.當(dāng)溫度變化1 ℃時(shí),也可以說(shuō)成溫度變化274 KAB解析: 溫標(biāo)是用來(lái)定量描述溫度的,常用的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo),用這兩種溫標(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,選項(xiàng)A、B正確,D錯(cuò)誤;若物體的溫度升高1 K,也可以說(shuō)物體的溫度升高1 ℃,但不能說(shuō)1 K就是1 ℃,選項(xiàng)C錯(cuò)誤?!合胍幌搿惑w溫計(jì)的測(cè)溫原理是什么?量完體溫后為什么必須甩一下?答案:體溫計(jì)利用了熱平衡原理;量完體溫后,水銀不能自動(dòng)回到液泡,必須用力甩回去。課內(nèi)互動(dòng)探究探究平衡態(tài)與熱平衡的比較要|點(diǎn)|提|煉1.平衡態(tài)的理解(1)熱力學(xué)的平衡態(tài)與力學(xué)的平衡態(tài)的意義不同,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(wú)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(guān)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。(3)熱平衡概念也適用于兩個(gè)原來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)作用的系統(tǒng),只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化,那么這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)是處于熱平衡的。(4)平衡態(tài)不是熱平衡:平衡態(tài)是對(duì)某一系統(tǒng)而言的,是系統(tǒng)的狀態(tài),熱平衡是對(duì)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)之間的關(guān)系而言的。分別處于平衡態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)在相互接觸時(shí),它們的狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化,直到溫度相同時(shí),兩個(gè)系統(tǒng)便達(dá)到了熱平衡,達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。2.熱平衡定律的意義決定兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到了熱平衡的最主要參量是溫度。因?yàn)榛闊崞胶獾奈矬w具有相同的溫度,所以在比較各物體的溫度時(shí),不需要將各物體直接接觸,只需將溫度計(jì)分別與各物體接觸,即可比較溫度的高低。(1)熱平衡的特征方面: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。(2)熱平衡的條件方面:達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)一定具有相同的溫度。典|例|剖|析 (2023·陜西榆林綏德中學(xué)段考)關(guān)于熱平衡,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )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)分別同時(shí)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.溫度是反映兩個(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(lái)測(cè)量溫度的基本原理A解析: 溫度是反映兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡的唯一物理量,兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們一定具有相同的溫度,但不能說(shuō)它們具有相同的熱量,A錯(cuò)誤,C正確;根據(jù)熱平衡定律知,當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)分別同時(shí)和第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí),這兩個(gè)系統(tǒng)必定處于熱平衡,這是溫度計(jì)的測(cè)溫原理,B、D正確。故本題應(yīng)選A。 (多選)下列關(guān)于平衡態(tài)與熱平衡的說(shuō)法正確的是( )A.兩個(gè)系統(tǒng)在接觸傳熱時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化,這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)的溫度是相等的B.處于熱平衡的幾個(gè)系統(tǒng)的溫度可以不相等C.處于熱平衡的幾個(gè)系統(tǒng)的溫度一定相等D.只要溫度不變且處處相等,系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)AC解析: 只要兩個(gè)系統(tǒng)在接觸傳熱時(shí)它們的狀態(tài)不發(fā)生變化,這兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)就處于熱平衡,而溫度是反映兩個(gè)系統(tǒng)是否達(dá)到熱平衡的唯一物理量,故A、C正確,B錯(cuò)誤;描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不止一個(gè),根據(jù)平衡態(tài)的定義可知D錯(cuò)誤。探究溫度計(jì)與溫標(biāo)要|點(diǎn)|提|煉1.“溫度”含義的兩種說(shuō)法2.溫標(biāo)(1)常見(jiàn)的溫標(biāo)有攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)。(2)溫標(biāo)要素:第一,選擇某種具有測(cè)溫屬性的測(cè)溫物質(zhì);第二,了解測(cè)溫物質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系;第三,確定溫度零點(diǎn)和分度的方法。(3)溫度的兩種數(shù)值表示法:攝氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)(1)溫度計(jì)的熱容量必須很小,與待測(cè)物體接觸時(shí),幾乎不改變待測(cè)物體狀態(tài)。(2)熱力學(xué)溫度單位(開(kāi)爾文)是國(guó)際單位制中七個(gè)基本單位之一。典|例|剖|析 (多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說(shuō)法中,正確的是( )A.-136 ℃比136 K溫度高B.0 ℃等于273.15 KC.1 ℃就是1 KD.升高1 ℃就是升高273.15 K解題指導(dǎo):熟練應(yīng)用T=t+273.15 K是解決有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度換算的基礎(chǔ);就分度而言,1 ℃和1 K相當(dāng),即ΔT=Δt。AB解析: 熱力學(xué)溫度和攝氏溫度是表示溫度的不同方法,它們最大的區(qū)別就是規(guī)定的零點(diǎn)不同,但每一度的大小是一樣的。根據(jù)T=t+273.15 K可知-136 ℃=137.15 K,0 ℃等于273.15 K,A、B正確;由ΔT=Δt判斷C、D錯(cuò)誤。 (多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)的說(shuō)法中正確的是( )A.熱力學(xué)溫標(biāo)是一種更為科學(xué)的溫標(biāo)B.熱力學(xué)溫標(biāo)的0 K等于-273.15 ℃,叫絕對(duì)零度C.氣體溫度趨近于絕對(duì)零度時(shí)其體積為零D.在絕對(duì)零度附近氣體已液化或凝固解析: 熱力學(xué)溫標(biāo)在科學(xué)計(jì)算中使熱力學(xué)方程更簡(jiǎn)單、更科學(xué),故A正確;絕對(duì)零度是熱力學(xué)溫標(biāo)的最低溫度,等于-273.15 ℃,B正確;氣體趨近于絕對(duì)零度時(shí),已液化或凝固,但有體積,C錯(cuò)誤,D正確。故正確選項(xiàng)為ABD。ABD核心素養(yǎng)提升不能正確區(qū)分平衡態(tài)與熱平衡而致錯(cuò) (多選)有甲、乙、丙三個(gè)溫度不同的物體,將甲和乙接觸一段時(shí)間后分開(kāi),再將乙和丙接觸一段時(shí)間后分開(kāi),假設(shè)只有在它們相互接觸時(shí)才有熱傳遞,不接觸時(shí)與外界沒(méi)有熱傳遞,則( )A.甲、乙、丙三個(gè)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(méi)達(dá)到平衡態(tài)C.甲、乙、丙三物體達(dá)到了熱平衡D.乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡AD解析: 一個(gè)系統(tǒng),只要它的狀態(tài)參量不隨時(shí)間變化,或者和外界沒(méi)有能量交換,系統(tǒng)體積不變,系統(tǒng)內(nèi)各點(diǎn)溫度、壓強(qiáng)一樣,我們就說(shuō)這個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了平衡態(tài)。兩個(gè)系統(tǒng)接觸一段時(shí)間后,兩個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再變化,我們就說(shuō)這兩個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了熱平衡。乙和丙分開(kāi)后,甲、乙、丙三個(gè)物體與外界沒(méi)有熱傳遞,它們中各處的宏觀(guān)性質(zhì)將不隨時(shí)間而變化且具有確定的狀態(tài),所以甲、乙、丙三個(gè)物體都達(dá)到了平衡態(tài),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;甲和乙接觸一段時(shí)間分開(kāi)后,甲和乙達(dá)到了熱平衡,但乙和丙接觸一段時(shí)間后,乙的溫度又發(fā)生了變化,甲和乙的熱平衡被破壞,乙、丙兩物體達(dá)到了熱平衡,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。誤區(qū)警示:1.平衡態(tài)不是熱平衡,平衡態(tài)是對(duì)某一系統(tǒng)而言的,熱平衡是對(duì)兩個(gè)接觸的系統(tǒng)而言的。2.分別處于平衡態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng)在相互接觸時(shí),它們的狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化,直到二者溫度相同時(shí),兩系統(tǒng)便達(dá)到了熱平衡,達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)1.(多選)下列說(shuō)法正確的有( )A.狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量,故當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)變化時(shí),其各個(gè)狀態(tài)參量都會(huì)改變B.當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響,且經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間,其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會(huì)達(dá)到穩(wěn)定C.只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量D.兩個(gè)物體間發(fā)生熱傳遞時(shí),它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)BD解析: 由于描述系統(tǒng)的各種性質(zhì)需要不同的物理量,只要其中某個(gè)量變化,系統(tǒng)的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化,不一定各個(gè)狀態(tài)參量都發(fā)生變化,A錯(cuò)誤;當(dāng)系統(tǒng)不受外界影響時(shí),系統(tǒng)總要趨于平衡,其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量趨于穩(wěn)定,B正確;處于非平衡態(tài)的系統(tǒng)也有狀態(tài)參量,只是狀態(tài)參量隨時(shí)間變化,C錯(cuò)誤;兩個(gè)物體間發(fā)生熱傳遞時(shí),兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)內(nèi)部仍存在溫差,故系統(tǒng)處于非平衡態(tài),D正確。二、熱平衡與溫度2.(2023·寧夏固原高二期中)下列有關(guān)熱平衡的說(shuō)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?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)的問(wèn)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C解析: 處于熱平衡狀態(tài)的兩個(gè)系統(tǒng),如果受到外界的影響,狀態(tài)參量會(huì)隨之變化,熱平衡狀態(tài)可能被破壞,故A錯(cuò)誤;熱平衡定律可以研究三個(gè)系統(tǒng),對(duì)三個(gè)以上的系統(tǒng)也適用,故B錯(cuò)誤;如果兩個(gè)系統(tǒng)彼此接觸而狀態(tài)參量不再變化,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),故C正確;兩個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí),它們的溫度一定相同,溫度相同是達(dá)到熱平衡的標(biāo)志,故D錯(cuò)誤。3.(多選)達(dá)到熱平衡的兩個(gè)物體,其( )A.冷熱程度相同 B.體積相同C.溫度相同 D.熱量相同解析: 達(dá)到熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度,宏觀(guān)上的溫度可以表述為物體的冷熱程度,故A、C正確;達(dá)到熱平衡的兩個(gè)系統(tǒng),溫度相同,其他狀態(tài)參量不一定相同,故B錯(cuò)誤;熱量是用來(lái)表示系統(tǒng)之間發(fā)生熱傳遞的能量,不能說(shuō)物體具有熱量,故D錯(cuò)誤。AC三、溫度計(jì)和溫標(biāo)4.(2022·湖北省部分重點(diǎn)高中高二下學(xué)期期中)下列說(shuō)法中正確的有( )A.物體的溫度由本身決定,數(shù)值與所選溫標(biāo)無(wú)關(guān)B.溫度升高了1 ℃就是升高了1 KC.?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值D.-33 ℃與240.15 K表示不同的溫度B解析:同一溫度,在不同的溫標(biāo)下,數(shù)值不同,故A錯(cuò)誤;熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系是T=273.15 K+t可知:攝氏溫度變化1 ℃,熱力學(xué)溫度變化1 K,故B正確;熱力學(xué)溫度只能在零度以上,故C錯(cuò)誤;熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的關(guān)系是T=273.15 K+t當(dāng)t=-33 ℃時(shí),T=240.15 K,故D錯(cuò)誤。5.(多選)兩個(gè)原來(lái)處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng),分開(kāi)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 ℃,下列說(shuō)法正確的是( )A.兩個(gè)系統(tǒng)不再是熱平衡狀態(tài)了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(méi)有發(fā)生變化解析: 由于兩個(gè)系統(tǒng)原來(lái)處于熱平衡狀態(tài),故溫度相同,升高相同的溫度后,溫度仍相同,仍是熱平衡狀態(tài),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,C正確,D錯(cuò)誤。BC
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