第1節(jié)溫度和溫標
一、新課標要求
1.知道平衡態(tài)及系統(tǒng)的狀態(tài)參量
2.明確溫度的概念，知道熱平衡定律及其與溫度的關(guān)系。3.了解溫度計的原理，知道熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系。
二、科學(xué)素養(yǎng)要求
1.物理觀念：知道狀態(tài)參量、平衡態(tài)、熱平衡、溫度、熱力學(xué)溫度的概念及熱平衡定律。
2.科學(xué)思維：理解平衡態(tài)及熱平衡定律，掌握攝氏溫標與熱力學(xué)溫標的關(guān)系，能進行相關(guān)的計算，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。
3.科學(xué)探究：會使用常見的溫度計，在使用過程中學(xué)會與他人合作交流，提高動腦、動手能力。
4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：使用溫度計時，應(yīng)客觀記錄數(shù)據(jù)，堅持實事求是的科學(xué)態(tài)度，增強學(xué)習(xí)物理的熱情。
三、教材研習(xí)
要點一、平衡態(tài)
在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量①能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)②。這種狀態(tài)叫作平衡態(tài)。
要點二、熱平衡
如果兩個系統(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③。經(jīng)過一段時間，各自的狀態(tài)參量就不再變化了，這說明兩個系統(tǒng)達到了平衡④。這種平衡叫作熱平衡。
要點三、溫度
熱平衡定律表明，當兩個系統(tǒng)A、B處于熱平衡⑤時，它們必定具有某個共同的熱學(xué)性質(zhì)，我們就把表征這一“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度。
【自主思考】
①只要溫度不變，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)，這種說法對嗎？
②處于平衡態(tài)的熱力學(xué)系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)的分子一定處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)嗎？
③用手心握住體溫計的玻璃泡，體溫計的示數(shù)逐漸上升，這是為什么？
④處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)一定會處于熱平衡，這種說法對嗎？
⑤把一溫度計的玻璃泡放入50℃的熱水中時，會看到什么現(xiàn)象？經(jīng)過一段時間后，二者是否達到熱平衡狀態(tài)？
四、名師點睛
平衡態(tài)與熱平衡的理解
（1）平衡態(tài)不是熱平衡，平衡態(tài)是對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是對兩個接觸的系統(tǒng)而言的。
（2）分別處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)在相互接觸時，它們的狀態(tài)可能會發(fā)生變化，直到二者溫度相同時，兩系統(tǒng)便達到了熱平衡。達到熱平衡的兩個系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。
五、互動探究·
探究點一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)
情境探究
1.在力學(xué)中，為了確定物體運動的狀態(tài)，我們使用了物體的位移和速度這兩個物理量。在熱學(xué)中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài)，需要哪些物理量呢？
2.如圖所示，將雞蛋放入沸水中加熱足夠長的時間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎？
探究歸納
1.熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量
（1）體積V：系統(tǒng)的幾何參量，它可以確定系統(tǒng)的空間范圍；
（2）壓強p：系統(tǒng)的力學(xué)參量，它可以描述系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)；
（3）溫度T：系統(tǒng)的熱學(xué)參量，它可以確定系統(tǒng)的冷熱程度。
2.平衡態(tài)的特點：系統(tǒng)處于平衡態(tài)時,系統(tǒng)的狀態(tài)參量溫度、壓強、體積都不隨時間變化。
3.平衡態(tài)的理解
（1）熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運動狀態(tài)處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。
（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。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化。
（3）兩個系統(tǒng)達到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，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，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。
探究應(yīng)用
【典例】（多選)下列說法中正確的是( )
A. 狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，故當系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，其各個狀態(tài)參量都會改變
B. 當系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會達到穩(wěn)定
C. 只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量
D. 兩個物體間發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)
【解題感悟】
處理平衡態(tài)的問題要注意以下三點
（1）平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個系統(tǒng)內(nèi)部達到的一種動態(tài)平衡。
（2）必須要經(jīng)過較長一段時間，直到系統(tǒng)內(nèi)各狀態(tài)參量都不隨時間變化為止。
（3）處于平衡態(tài)的系統(tǒng)與外界沒有能量的交換。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選)兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，由于受外界影響，狀態(tài)參量發(fā)生了變化，下列關(guān)于它們后來是否能處于熱平衡狀態(tài)的說法正確的是( )
A. 不能
B. 可能
C. 要看它們后來的溫度是否相同
D. 取決于其他狀態(tài)參量是否相同
2.下列關(guān)于系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)的說法正確的是( )
A. 開空調(diào)2 min內(nèi)教室內(nèi)的氣體處于平衡態(tài)
B. 兩個溫度不同的物體相互接觸，這兩個物體組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)
C. 0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中，冰水混合物處于平衡態(tài)
D. 壓縮密閉容器中的空氣，空氣處于平衡態(tài)
探究點二、熱平衡與溫度
情境探究
1.在一個寒冷的冬天，小明同學(xué)在室外拿鐵棒和木頭時，感覺鐵棒明顯比木頭涼，由于表示物體冷熱程度的參量是溫度，于是小明得出當時“鐵棒比木頭溫度低”的結(jié)論，你認為他的結(jié)論對嗎？
2.刀劍淬火是制作刀劍的重要過程，如圖所示，是刀劍剛?cè)胨慊鸬乃查g，在這一瞬間，刀劍和水組成的系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)？經(jīng)過一段時間后，是否達到熱平衡狀態(tài)？達到熱平衡狀態(tài)的標志是什么？
探究歸納
1.熱平衡
（1）一切達到熱平衡的物體（系統(tǒng)）都具有相同的溫度。
（2）若物體與A達到熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理。
2.熱平衡定律的意義
熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律，為溫度的測量提供了理論依據(jù)。因為處于熱平衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只需將作為標準物體的溫度計分別與各物體接觸，即可比較各物體溫度的高低。
3.溫度的理解
（1）宏觀上
①溫度的物理意義：表示物體冷熱程度的物理量。
②與熱平衡的關(guān)系：各自處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)，相互接觸時，它們相互之間發(fā)生了熱量的傳遞，熱量從高溫系統(tǒng)傳遞給低溫系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間后兩系統(tǒng)溫度相同，達到一個新的平衡狀態(tài)。
（2）微觀上
①反映物體內(nèi)分子熱運動的劇烈程度，是大量分子熱運動平均動能的標志。
②溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計意義的，對個別分子來說溫度是沒有意義的。
（3）溫度的兩種含義
探究應(yīng)用
【典例】有甲、乙、丙三個溫度不同的物體，將甲和乙接觸很長一段時間后分開，再將乙和丙接觸很長一段時間后分開（發(fā)生了熱交換），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、丙三個物體都達到了平衡態(tài)
B.只有乙、丙達到了平衡態(tài)，甲沒有達到平衡態(tài)
C.乙、丙兩物體都和甲達到了熱平衡
D.乙、丙兩物體達到了熱平衡
【解題感悟】
判斷系統(tǒng)達到熱平衡的兩個方法
（1）根據(jù)兩個相接觸的系統(tǒng)的狀態(tài)參量是否發(fā)生變化判斷。如果狀態(tài)參量不發(fā)生變化，則處于熱平衡，若狀態(tài)參量發(fā)生變化則不處于熱平衡。
（2）根據(jù)兩個系統(tǒng)的溫度是否相同判斷。如果相同，處于熱平衡；如果不相同則不處于熱平衡。
【遷移應(yīng)用】
1.下列有關(guān)熱平衡的說法，正確的是( )
A. 如果兩個系統(tǒng)在某時刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個系統(tǒng)永遠處于熱平衡狀態(tài)
B. 熱平衡定律只能研究三個系統(tǒng)的問題
C. 如果兩個系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài)
D. 兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，溫度可以有微小的差別
2.如果一個系統(tǒng)達到了平衡態(tài)，那么這個系統(tǒng)各處的( )
A. 溫度、壓強、體積都必須達到穩(wěn)定的狀態(tài)不再變化
B. 溫度一定達到了某一穩(wěn)定值，但壓強和體積仍是可以變化的
C. 溫度一定達到了某一穩(wěn)定值，并且分子不再運動，達到了“凝固”狀態(tài)
D. 溫度、壓強就會變得一樣，但體積仍可變化
3.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，說明這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相同的
C. 熱平衡就是平衡態(tài)
D. 處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的壓強一定相等
探究點三、溫度計與溫標
情境探究
1.攝氏溫標是由瑞典天文學(xué)家攝爾修斯提出的。在一標準大氣壓下，把冰的熔點定為0℃，水的沸點定為100℃，在這兩個固定點之間共100℃，均勻分成100等份，每等份代表1攝氏度，用1℃表示，用℃表示的溫度叫作攝氏溫度，常用t表示。攝氏溫標的單位為攝氏度。熱力學(xué)溫標由英國科學(xué)家威廉·湯姆孫（開爾文）創(chuàng)立，它表示的溫度叫熱力學(xué)溫度，常用T表示，單位為K。
（1）熱力學(xué)溫標與攝氏溫標之間的關(guān)系是什么？
（2）如果可以粗略地取?273℃為絕對零度，在一標準大氣壓下，冰的熔點是多少攝氏度，為多少開？水的沸點又是多少攝氏度，為多少開?
探究歸納
1.溫度計測溫原理
一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。使溫度計與待測物體接觸，達到熱平衡，其溫度與待測物體的溫度相同。
2.溫標
（1）溫標：如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是溫標。
（2）攝氏溫標和熱力學(xué)溫標的比較
教材拓展
幾種常見溫度計及測溫原理
探究應(yīng)用
【典例】下列關(guān)于熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的說法不正確的是( )
A. 熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的每一分度的大小是相同的
B. 熱力學(xué)溫標的0 K對應(yīng)于?273.15℃
C. 溫度升高3℃，在熱力學(xué)溫標中溫度升高276.15 K
D. 熱力學(xué)溫標是由攝氏溫標導(dǎo)出的
【解題感悟】
熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系的理解
（1）熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是T=t+273.15 K，因此對于同一溫度來說，用不同的溫標表示，數(shù)值不同，這是因為零值選取不同。
（2）在熱力學(xué)溫標與攝氏溫標中，熱力學(xué)溫度升高（或降低）1 K，則攝氏溫度也升高（或降低）1℃。
（3）絕對零度是低溫的極限,只能接近,永遠達不到,故熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負值,但攝氏溫度可以出現(xiàn)負值。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選）下列有關(guān)溫標的說法中正確的是( )
A. 溫標不同，測量時得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的
B. 不同溫標表示的溫度數(shù)值不同，則說明溫度不同
C. 溫標的規(guī)定都是人為的，沒有什么理論依據(jù)
D. 熱力學(xué)溫標是從理論上規(guī)定的
2.（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(guān)敘述中正確的有( )
雙金屬溫度計
A. 該溫度計的測溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬
B. 雙金屬溫度計是利用測溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的
C. 由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)
D. 由右圖可知，其雙金屬片的內(nèi)層一定為銅，外層一定為鐵
3.小明自定一種新溫標p，他將冰熔點與水沸點之間的溫度等分為200格，且將冰熔點的溫度定為50p（上述皆為標準大氣壓下），今小明測量一杯水的溫度為150p時，則該溫度用攝氏溫標表示時應(yīng)為( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
4.圖是四種測液體溫度的方法，其中正確的是( )
A. B.
C. D.
5. .實驗室有一支讀數(shù)不準確的溫度計，在測冰水混合物的溫度時，其讀數(shù)為20℃；在測一標準大氣壓下沸水的溫度時，其讀數(shù)為80 ℃，選項中分別是溫度計示數(shù)為41 ℃時對應(yīng)的實際溫度和實際溫度為60℃時溫度計的示數(shù)，其中正確的是( )
A. 41℃，60℃ B. 21℃，40℃
C. 35℃，56℃ D. 35℃，36℃
6. 在某一溫度計的管子上刻有150格均勻的標度。在1標準大氣壓下，當溫度計的玻璃泡進入冰水混合物中時，水銀柱位置在40刻度處；當玻璃泡進入沸水中時，水銀柱的位置在90刻度處。當水銀柱上升到100刻度處時，應(yīng)相當于多少攝氏度？相當于熱力學(xué)溫度多少開？
宏觀角度
溫度表示物體（系統(tǒng)）的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因為冷熱是由人體的感覺器官比較得到的，往往是不準確的
熱平衡角度
溫度的嚴格定義是建立在熱平衡定律基礎(chǔ)上的。熱平衡定律指出，兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，存在一個數(shù)值相等的物理量，這個物理量就是溫度，這樣的定義更具有科學(xué)性
項目
攝氏溫標
熱力學(xué)溫標
提出者
攝爾修斯
英國物理學(xué)家開爾文
零度的規(guī)定
一個標準大氣壓下冰水混合物的溫度
?273.15℃絕對零度
溫度名稱
攝氏溫度
熱力學(xué)溫度
溫度符號
t
T
單位名稱
攝氏度
開爾文
單位符號
℃
K
關(guān)系
T=t+273.15 K；粗略表示：T=t+273 K
名稱
原理
水銀溫度計
根據(jù)水銀的熱膨脹的性質(zhì)來測量溫度
金屬電阻溫度計
根據(jù)金屬鉑的電阻隨溫度的變化來測量溫度
氣體溫度計
根據(jù)氣體壓強隨溫度的變化來測量溫度
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來測量溫度
雙金屬溫度計
利用熱膨脹系數(shù)不同的銅和鐵制成的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理來測溫度
選擇性必修三學(xué)案
第二章 氣體、固體和液體
第1節(jié)溫度和溫標
一、新課標要求
1.知道平衡態(tài)及系統(tǒng)的狀態(tài)參量
2.明確溫度的概念，知道熱平衡定律及其與溫度的關(guān)系。3.了解溫度計的原理，知道熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的換算關(guān)系。
二、科學(xué)素養(yǎng)要求
1.物理觀念：知道狀態(tài)參量、平衡態(tài)、熱平衡、溫度、熱力學(xué)溫度的概念及熱平衡定律。
2.科學(xué)思維：理解平衡態(tài)及熱平衡定律，掌握攝氏溫標與熱力學(xué)溫標的關(guān)系，能進行相關(guān)的計算，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力。
3.科學(xué)探究：會使用常見的溫度計，在使用過程中學(xué)會與他人合作交流，提高動腦、動手能力。
4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：使用溫度計時，應(yīng)客觀記錄數(shù)據(jù)，堅持實事求是的科學(xué)態(tài)度，增強學(xué)習(xí)物理的熱情。
三、教材研習(xí)
要點一、平衡態(tài)
在沒有外界影響的情況下，只要經(jīng)過足夠長的時間，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量①能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)②。這種狀態(tài)叫作平衡態(tài)。
要點二、熱平衡
如果兩個系統(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③。經(jīng)過一段時間，各自的狀態(tài)參量就不再變化了，這說明兩個系統(tǒng)達到了平衡④。這種平衡叫作熱平衡。
要點三、溫度
熱平衡定律表明，當兩個系統(tǒng)A、B處于熱平衡⑤時，它們必定具有某個共同的熱學(xué)性質(zhì)，我們就把表征這一“共同的熱學(xué)性質(zhì)”的物理量叫作溫度。
【自主思考】
①只要溫度不變，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài)，這種說法對嗎？
答案：不對，當系統(tǒng)內(nèi)包括溫度在內(nèi)的所有狀態(tài)參量，即溫度、體積和壓強都不隨時間變化時，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)。
②處于平衡態(tài)的熱力學(xué)系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)的分子一定處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)嗎？
答案：熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，系統(tǒng)內(nèi)的分子仍在不停地做無規(guī)則熱運動。
③用手心握住體溫計的玻璃泡，體溫計的示數(shù)逐漸上升，這是為什么？
答案：手心和玻璃泡這兩個系統(tǒng)溫度不同，相互接觸后，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變，直到達到熱平衡。
④處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)一定會處于熱平衡，這種說法對嗎？
答案：不對，各自處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)溫度不一定相同，它們接觸后各自的狀態(tài)會發(fā)生變化，直到達到熱平衡為止。
⑤把一溫度計的玻璃泡放入50℃的熱水中時，會看到什么現(xiàn)象？經(jīng)過一段時間后，二者是否達到熱平衡狀態(tài)？
答案：因為開始玻璃泡的溫度與水的溫度不相同，所以會發(fā)現(xiàn)溫度計的示數(shù)上升，經(jīng)過一段時間后它們的溫度相同，達到了熱平衡狀態(tài)。
四、名師點睛
平衡態(tài)與熱平衡的理解
（1）平衡態(tài)不是熱平衡，平衡態(tài)是對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是對兩個接觸的系統(tǒng)而言的。
（2）分別處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)在相互接觸時，它們的狀態(tài)可能會發(fā)生變化，直到二者溫度相同時，兩系統(tǒng)便達到了熱平衡。達到熱平衡的兩個系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。
五、互動探究·
探究點一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)
情境探究
1.在力學(xué)中，為了確定物體運動的狀態(tài)，我們使用了物體的位移和速度這兩個物理量。在熱學(xué)中如果我們要研究一箱氣體的狀態(tài)，需要哪些物理量呢？
答案：需要體積、壓強和溫度。
2.如圖所示，將雞蛋放入沸水中加熱足夠長的時間，雞蛋處于平衡態(tài)嗎？
答案：雞蛋放在沸水中加熱足夠長的時間其狀態(tài)參量溫度、壓強、體積都不再變化，是平衡態(tài)。
探究歸納
1.熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)參量
（1）體積V：系統(tǒng)的幾何參量，它可以確定系統(tǒng)的空間范圍；
（2）壓強p：系統(tǒng)的力學(xué)參量，它可以描述系統(tǒng)的力學(xué)性質(zhì)；
（3）溫度T：系統(tǒng)的熱學(xué)參量，它可以確定系統(tǒng)的冷熱程度。
2.平衡態(tài)的特點：系統(tǒng)處于平衡態(tài)時,系統(tǒng)的狀態(tài)參量溫度、壓強、體積都不隨時間變化。
3.平衡態(tài)的理解
（1）熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，而力學(xué)中的平衡態(tài)是指物體的運動狀態(tài)處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。
（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。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，仍可能發(fā)生偏離平衡態(tài)的微小變化。
（3）兩個系統(tǒng)達到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，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，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。
探究應(yīng)用
【典例】（多選)下列說法中正確的是( )
A. 狀態(tài)參量是描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量，故當系統(tǒng)的狀態(tài)變化時，其各個狀態(tài)參量都會改變
B. 當系統(tǒng)不受外界影響，且經(jīng)過足夠長的時間，其內(nèi)部各部分狀態(tài)參量將會達到穩(wěn)定
C. 只有處于平衡態(tài)的系統(tǒng)才有狀態(tài)參量
D. 兩個物體間發(fā)生熱傳遞時，它們組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)
答案：B ; D
解析：由于描述系統(tǒng)的各種性質(zhì)需要不同的物理量，只要其中某個量變化，系統(tǒng)的狀態(tài)就會發(fā)生變化，不一定是各個狀態(tài)參量都發(fā)生變化，A項錯誤；系統(tǒng)處于平衡態(tài)或非平衡態(tài)都有狀態(tài)參量，只是狀態(tài)參量有無變化，C項錯誤；當系統(tǒng)不受外界影響時，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項正確；兩個物體間發(fā)生熱傳遞時，兩個物體組成的系統(tǒng)內(nèi)部仍存在溫差，故系統(tǒng)處于非平衡態(tài)，D項正確。
【解題感悟】
處理平衡態(tài)的問題要注意以下三點
（1）平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個系統(tǒng)內(nèi)部達到的一種動態(tài)平衡。
（2）必須要經(jīng)過較長一段時間，直到系統(tǒng)內(nèi)各狀態(tài)參量都不隨時間變化為止。
（3）處于平衡態(tài)的系統(tǒng)與外界沒有能量的交換。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選)兩個處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，由于受外界影響，狀態(tài)參量發(fā)生了變化，下列關(guān)于它們后來是否能處于熱平衡狀態(tài)的說法正確的是( )
A. 不能
B. 可能
C. 要看它們后來的溫度是否相同
D. 取決于其他狀態(tài)參量是否相同
答案：B ; C
解析：只要兩個系統(tǒng)的溫度相同，兩個系統(tǒng)就處于熱平衡狀態(tài)，而與其他參量是否相同無關(guān)。
2.下列關(guān)于系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)的說法正確的是( )
A. 開空調(diào)2 min內(nèi)教室內(nèi)的氣體處于平衡態(tài)
B. 兩個溫度不同的物體相互接觸，這兩個物體組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài)
C. 0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中，冰水混合物處于平衡態(tài)
D. 壓縮密閉容器中的空氣，空氣處于平衡態(tài)
答案：B
解析：開空調(diào)2 min內(nèi)教室內(nèi)的氣體溫度要變化，故不處于平衡態(tài)，A項錯誤；兩物體溫度不同，接觸后高溫物體會向低溫物體傳熱，處于非平衡態(tài)，B項正確；0℃的冰水混合物放入1℃的環(huán)境中，周圍環(huán)境會向冰水混合物傳熱，不處于平衡態(tài)，C項錯誤；壓縮密閉容器中的空氣，受到外界影響，系統(tǒng)狀態(tài)參量變化，不處于平衡態(tài)，D項錯誤。
探究點二、熱平衡與溫度
情境探究
1.在一個寒冷的冬天，小明同學(xué)在室外拿鐵棒和木頭時，感覺鐵棒明顯比木頭涼，由于表示物體冷熱程度的參量是溫度，于是小明得出當時“鐵棒比木頭溫度低”的結(jié)論，你認為他的結(jié)論對嗎？
答案：不對。由于鐵棒和木頭都與周圍的環(huán)境達到熱平衡,故它們的溫度是一樣的。感覺鐵棒比木頭涼，是因為人在單位時間內(nèi)傳遞給鐵棒的熱量比傳遞給木頭的熱量多,所以他的結(jié)論不對。
2.刀劍淬火是制作刀劍的重要過程，如圖所示，是刀劍剛?cè)胨慊鸬乃查g，在這一瞬間，刀劍和水組成的系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)？經(jīng)過一段時間后，是否達到熱平衡狀態(tài)？達到熱平衡狀態(tài)的標志是什么？
答案：淬火瞬間由于刀劍的溫度高于水的溫度，所以沒有達到熱平衡狀態(tài)。當經(jīng)過一段時間后，它們的溫度相等，達到了熱平衡狀態(tài)。達到熱平衡狀態(tài)的標志是溫度相等。
探究歸納
1.熱平衡
（1）一切達到熱平衡的物體（系統(tǒng)）都具有相同的溫度。
（2）若物體與A達到熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則A的溫度等于B的溫度，這就是溫度計用來測量溫度的基本原理。
2.熱平衡定律的意義
熱平衡定律又叫熱力學(xué)第零定律，為溫度的測量提供了理論依據(jù)。因為處于熱平衡的物體具有相同的溫度，所以比較各物體溫度時，不需要將各個物體直接接觸，只需將作為標準物體的溫度計分別與各物體接觸，即可比較各物體溫度的高低。
3.溫度的理解
（1）宏觀上
①溫度的物理意義：表示物體冷熱程度的物理量。
②與熱平衡的關(guān)系：各自處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)，相互接觸時，它們相互之間發(fā)生了熱量的傳遞，熱量從高溫系統(tǒng)傳遞給低溫系統(tǒng)，經(jīng)過一段時間后兩系統(tǒng)溫度相同，達到一個新的平衡狀態(tài)。
（2）微觀上
①反映物體內(nèi)分子熱運動的劇烈程度，是大量分子熱運動平均動能的標志。
②溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，是含有統(tǒng)計意義的，對個別分子來說溫度是沒有意義的。
（3）溫度的兩種含義
探究應(yīng)用
【典例】有甲、乙、丙三個溫度不同的物體，將甲和乙接觸很長一段時間后分開，再將乙和丙接觸很長一段時間后分開（發(fā)生了熱交換），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、丙三個物體都達到了平衡態(tài)
B.只有乙、丙達到了平衡態(tài)，甲沒有達到平衡態(tài)
C.乙、丙兩物體都和甲達到了熱平衡
D.乙、丙兩物體達到了熱平衡
答案：A ; D
解析：甲、乙、丙三個物體與外界沒有熱傳遞，所以甲、乙、丙三個物體都達到了平衡態(tài)，A正確，B錯誤；甲和乙接觸一段時間后分開，甲和乙達到了熱平衡，但乙和丙接觸一段時間后，乙的溫度又發(fā)生了變化，甲和乙的熱平衡被破壞，乙和丙兩物體達到了熱平衡，C項錯誤，D項正確。
【解題感悟】
判斷系統(tǒng)達到熱平衡的兩個方法
（1）根據(jù)兩個相接觸的系統(tǒng)的狀態(tài)參量是否發(fā)生變化判斷。如果狀態(tài)參量不發(fā)生變化，則處于熱平衡，若狀態(tài)參量發(fā)生變化則不處于熱平衡。
（2）根據(jù)兩個系統(tǒng)的溫度是否相同判斷。如果相同，處于熱平衡；如果不相同則不處于熱平衡。
【遷移應(yīng)用】
1.下列有關(guān)熱平衡的說法，正確的是( )
A. 如果兩個系統(tǒng)在某時刻處于熱平衡狀態(tài)，則這兩個系統(tǒng)永遠處于熱平衡狀態(tài)
B. 熱平衡定律只能研究三個系統(tǒng)的問題
C. 如果兩個系統(tǒng)彼此接觸而不發(fā)生狀態(tài)參量的變化，這兩個系統(tǒng)又不受外界影響，那么這兩個系統(tǒng)一定處于熱平衡狀態(tài)
D. 兩個處于熱平衡狀態(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)參量會隨之變化，溫度也會變化，故A項錯誤；熱平衡定律對多個系統(tǒng)也適用，故B項錯誤；由熱平衡的定義可知，C項正確；溫度相同是熱平衡的標志，必須相同，故D項錯誤。
2.如果一個系統(tǒng)達到了平衡態(tài)，那么這個系統(tǒng)各處的( )
A. 溫度、壓強、體積都必須達到穩(wěn)定的狀態(tài)不再變化
B. 溫度一定達到了某一穩(wěn)定值，但壓強和體積仍是可以變化的
C. 溫度一定達到了某一穩(wěn)定值，并且分子不再運動，達到了“凝固”狀態(tài)
D. 溫度、壓強就會變得一樣，但體積仍可變化
答案：A
解析：如果一個系統(tǒng)達到了平衡態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)各部分的狀態(tài)參量，如溫度、壓強和體積等不再隨時間發(fā)生變化。溫度達到穩(wěn)定值，分子仍然是運動的，不可能達到所謂的“凝固”狀態(tài)。
3.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，說明這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相同的
C. 熱平衡就是平衡態(tài)
D. 處于熱平衡的幾個系統(tǒng)的壓強一定相等
答案：B
解析：一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不只一個，根據(jù)平衡態(tài)的定義知所有狀態(tài)參量都不隨時間變化，系統(tǒng)才處于平衡態(tài)，A錯誤；根據(jù)熱平衡的定義知，處于熱平衡的兩個系統(tǒng)溫度相同，B正確，D錯誤；平衡態(tài)是針對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，C錯誤。
探究點三、溫度計與溫標
情境探究
1.攝氏溫標是由瑞典天文學(xué)家攝爾修斯提出的。在一標準大氣壓下，把冰的熔點定為0℃，水的沸點定為100℃，在這兩個固定點之間共100℃，均勻分成100等份，每等份代表1攝氏度，用1℃表示，用℃表示的溫度叫作攝氏溫度，常用t表示。攝氏溫標的單位為攝氏度。熱力學(xué)溫標由英國科學(xué)家威廉·湯姆孫（開爾文）創(chuàng)立，它表示的溫度叫熱力學(xué)溫度，常用T表示，單位為K。
（1）熱力學(xué)溫標與攝氏溫標之間的關(guān)系是什么？
（2）如果可以粗略地取?273℃為絕對零度，在一標準大氣壓下，冰的熔點是多少攝氏度，為多少開？水的沸點又是多少攝氏度，為多少開?
答案：提示（1）關(guān)系式為T=t+273.15 K；
（2）冰的熔點為0℃，為273 K；水的沸點為100℃，即373 K。
探究歸納
1.溫度計測溫原理
一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。使溫度計與待測物體接觸，達到熱平衡，其溫度與待測物體的溫度相同。
2.溫標
（1）溫標：如果要定量地描述溫度，就必須有一套方法，這套方法就是溫標。
（2）攝氏溫標和熱力學(xué)溫標的比較
教材拓展
幾種常見溫度計及測溫原理
探究應(yīng)用
【典例】下列關(guān)于熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的說法不正確的是( )
A. 熱力學(xué)溫標與攝氏溫標的每一分度的大小是相同的
B. 熱力學(xué)溫標的0 K對應(yīng)于?273.15℃
C. 溫度升高3℃，在熱力學(xué)溫標中溫度升高276.15 K
D. 熱力學(xué)溫標是由攝氏溫標導(dǎo)出的
答案：C ; D
解析：由T=t+273.15 K，得知，ΔT=Δt，即熱力學(xué)溫標溫度的變化總等于攝氏溫標溫度的變化，A項正確；熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是T=t+273.15 K ,可知，當T=0 K時，t=?273.15℃，B項正確；溫度升高3℃也就是溫度升高了3 K，C項錯誤；攝氏溫標由熱力學(xué)溫標導(dǎo)出，D項錯誤。
【解題感悟】
熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系的理解
（1）熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系是T=t+273.15 K，因此對于同一溫度來說，用不同的溫標表示，數(shù)值不同，這是因為零值選取不同。
（2）在熱力學(xué)溫標與攝氏溫標中，熱力學(xué)溫度升高（或降低）1 K，則攝氏溫度也升高（或降低）1℃。
（3）絕對零度是低溫的極限,只能接近,永遠達不到,故熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負值,但攝氏溫度可以出現(xiàn)負值。
【遷移應(yīng)用】
1.（多選）下列有關(guān)溫標的說法中正確的是( )
A. 溫標不同，測量時得到同一系統(tǒng)的溫度數(shù)值可能是不同的
B. 不同溫標表示的溫度數(shù)值不同，則說明溫度不同
C. 溫標的規(guī)定都是人為的，沒有什么理論依據(jù)
D. 熱力學(xué)溫標是從理論上規(guī)定的
答案：A ; D
解析：不同溫標下，同一溫度在數(shù)值上可能不同，A項正確；相同的冷熱程度，用不同的溫標表示，數(shù)值可以是不同的，B項錯誤；熱力學(xué)溫標是從理論上做出的規(guī)定，C項錯誤，D項正確。
2.（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(guān)敘述中正確的有( )
雙金屬溫度計
A. 該溫度計的測溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬
B. 雙金屬溫度計是利用測溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的
C. 由左圖可知，銅的熱膨脹系數(shù)大于鐵的熱膨脹系數(shù)
D. 由右圖可知，其雙金屬片的內(nèi)層一定為銅，外層一定為鐵
答案：A ; B ; C
解析：雙金屬溫度計是利用熱膨脹系數(shù)不同的銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的，A、B項正確；如題圖，加熱時雙金屬片彎曲程度增大，即進一步向上彎曲，說明雙金屬片下層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C項正確；如題右圖中，溫度計示數(shù)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轉(zhuǎn)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(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，D項錯誤。
3.小明自定一種新溫標p，他將冰熔點與水沸點之間的溫度等分為200格，且將冰熔點的溫度定為50p（上述皆為標準大氣壓下），今小明測量一杯水的溫度為150p時，則該溫度用攝氏溫標表示時應(yīng)為( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
答案：C
解析：每格表示100200℃=0.5℃，比冰熔點高出的溫度為(150?50)×0.5℃=50℃，C對，A、B、D錯。
4.圖是四種測液體溫度的方法，其中正確的是( )
A. B.
C. D.
答案：D
解析：用溫度計測量液體溫度時，溫度計必須置于液體中，而且不能與器壁或容器底接觸。
5. .實驗室有一支讀數(shù)不準確的溫度計，在測冰水混合物的溫度時，其讀數(shù)為20℃；在測一標準大氣壓下沸水的溫度時，其讀數(shù)為80 ℃，選項中分別是溫度計示數(shù)為41 ℃時對應(yīng)的實際溫度和實際溫度為60℃時溫度計的示數(shù)，其中正確的是( )
A. 41℃，60℃ B. 21℃，40℃
C. 35℃，56℃ D. 35℃，36℃
答案：C
解析：此溫度計每一刻度（設(shè)每1℃為一個刻度）表示的實際溫度為10080?20℃=53℃，當它的示數(shù)為41℃時，它上升的格數(shù)為41?20=21（格），對應(yīng)的實際溫度應(yīng)為21×53℃=35℃；同理，當實際溫度為60℃時，此溫度計應(yīng)從20℃開始上升格數(shù)為6053=36（格），它的示數(shù)應(yīng)為(36+20)℃=56℃。故C項正確。
6. 在某一溫度計的管子上刻有150格均勻的標度。在1標準大氣壓下，當溫度計的玻璃泡進入冰水混合物中時，水銀柱位置在40刻度處；當玻璃泡進入沸水中時，水銀柱的位置在90刻度處。當水銀柱上升到100刻度處時，應(yīng)相當于多少攝氏度？相當于熱力學(xué)溫度多少開？
答案：120℃ 393 K
解析：攝氏溫標規(guī)定：冰水混合物的溫度為0℃，1標準大氣壓下沸水溫度為100℃，由此可見，題中所說的40刻度處就是0℃，90刻度處就是指100℃。從40到90有50等份，每1等份表示的實際溫度是10050℃=2℃。
當水銀柱上升到100刻度處時，實際溫度是2℃×(100?40)=120℃。
由熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系式T=t+273 K可得，120℃相當于熱力學(xué)溫度：T0=(120+273)K=393 K。
即該溫度計100刻度處相當于120℃，相當于393 K。宏觀角度
溫度表示物體（系統(tǒng)）的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因為冷熱是由人體的感覺器官比較得到的，往往是不準確的
熱平衡角度
溫度的嚴格定義是建立在熱平衡定律基礎(chǔ)上的。熱平衡定律指出，兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，存在一個數(shù)值相等的物理量，這個物理量就是溫度，這樣的定義更具有科學(xué)性
項目
攝氏溫標
熱力學(xué)溫標
提出者
攝爾修斯
英國物理學(xué)家開爾文
零度的規(guī)定
一個標準大氣壓下冰水混合物的溫度
?273.15℃絕對零度
溫度名稱
攝氏溫度
熱力學(xué)溫度
溫度符號
t
T
單位名稱
攝氏度
開爾文
單位符號
℃
K
關(guān)系
T=t+273.15 K；粗略表示：T=t+273 K
名稱
原理
水銀溫度計
根據(jù)水銀的熱膨脹的性質(zhì)來測量溫度
金屬電阻溫度計
根據(jù)金屬鉑的電阻隨溫度的變化來測量溫度
氣體溫度計
根據(jù)氣體壓強隨溫度的變化來測量溫度
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來測量溫度
雙金屬溫度計
利用熱膨脹系數(shù)不同的銅和鐵制成的雙金屬片的彎曲程度隨溫度變化的原理來測溫度

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1 溫度和溫標

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