人教版 (2019)选择性必修 第三册1 温度和温标学案及答案

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[学习目标] 1.知道系统的状态参量及平衡态。2.理解温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系(重点)。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系(重难点)。
一、状态参量与平衡态
在力学中，引入了位移、速度等物理量来描述物体的机械运动状态，为了描述气体的宏观状态应该引入哪些物理量呢？
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1．热力学系统和外界
(1)热力学系统：由________________组成的系统叫作热力学系统，简称系统。
(2)外界：系统之外与系统发生__________的其他物体统称外界。
2．状态参量：在热学中，用来描述__________的物理量。常用的状态参量有体积V、压强p、温度T等。
(1)体积V：系统的________参量，它可以确定系统的空间范围。
(2)压强p：系统的________参量，它可以描述系统的力学性质。
(3)温度T：系统的________参量，它可以确定系统的冷热程度。
3．平衡态：一个热力学系统，在____________________情况下，系统内各部分的状态参量达到的________________。
一根长铁丝，一端插入100 ℃的沸水中，另一端放入0 ℃恒温源中，经过足够长的时间，温度随铁丝有一定的分布，而且不再随时间变化，这种状态是否为平衡态？
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例1 (多选)(2022·阜阳市高二期末)下列说法中正确的是( )
A．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B．当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C．只有处于平衡态的系统才有状态参量
D．两个物体间传热时，它们组成的系统处于非平衡态
平衡态的理解
1．热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统不受外界的影响，系统所有状态参量(压强、体积和温度)都不随时间变化。
2．平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。
二、热平衡与温度
1．热平衡：两个相互接触的热力学系统，经过一段时间，各自的状态参量______________，说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。
2．热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于____________。
3．温度：热平衡中，表征“共同的________性质”的物理量。
4．热平衡的性质：达到热平衡的系统都具有相同的________。
1．用手心握住体温计玻璃泡，观察到体温计的示数逐渐上升。当上升到36 ℃左右时，为什么不再上升？
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2．当再把体温计立即放入40 ℃的水中时，你又看到什么现象？为什么？
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例2 (多选)关于热平衡，下列说法正确的是( )
A．系统甲与系统乙达到热平衡就是它们的温度达到相同的数值
B．标准状况下冰水混合物与0 ℃的水未达到热平衡
C．量体温时体温计需要和身体接触几分钟是为了让体温计跟身体达到热平衡
D．冷热程度相同的两系统处于热平衡状态
决定两个系统是否达到热平衡的最主要参量是温度。因为互为热平衡的物体具有相同的温度，所以在比较各物体的温度时，不需要将各物体直接接触，只需将温度计分别与各物体接触，即可比较温度的高低，这也是温度计测温原理。
例3 (多选)有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙充分接触一段时间后分开，再将乙和丙充分接触一段时间后分开(发生了热交换)，假设只有在它们相互接触时有传热，不接触时与外界没有传热，则( )
A．甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B．只有乙、丙达到了平衡态，甲没有达到平衡态
C．乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D．乙、丙两物体达到了热平衡
平衡态与热平衡的区别和联系
三、温度计与温标
1．确定一个温标的方法
(1)选择一种__________物质。
(2)确定测温物质用以测温的某种性质。
(3)确定温度的__________和__________的方法。
2．热力学温度T与摄氏温度t
(1)摄氏温标：一种常用的表示温度的方法。规定标准大气压下_________为0 ℃，_______为100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间均匀分成________等份，每份算作1 ℃。
(2)热力学温标：现代科学中常用的表示温度的方法。热力学温标表示的温度叫作________。它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号________表示，单位是_______，符号为_____。
(3)摄氏温度与热力学温度的关系为T＝________________。
1．如果气体的温度是1 ℃，也可以说气体的温度是多少K？如果气体的温度升高了1 ℃，也可以说气体的温度升高了多少K?
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2．已知某物理量X与热力学温度T成正比，请把这个关系式用等式表示出来。现在用
摄氏温度t来表示温度，这个关系式又该怎么写？分别画出X－T图像和X－t图像的草图。
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例4 (2022·哈尔滨市高二期中)关于温度与温标，下列说法正确的是( )
A．温度与温标是一回事，所以热力学温标也称为热力学温度
B．摄氏温度与热力学温度都可以取负值
C．摄氏温度升高3 ℃，在热力学温标中温度升高276.15 K
D．热力学温度升高3 K，摄氏温度升高3 ℃
例5 (2022·邯郸市高二月考)温度计是生活、生产中常用的测温装置。如图为一个简易温度计，一根装有一小段有色水柱的细玻璃管穿过橡皮塞插入烧瓶内，封闭一定质量的气体。当外界温度发生变化时，水柱位置将上下变化。已知A、D间的测量范围为20～80 ℃，A、D间刻度均匀分布。由图可知，A、D及有色水柱下端所示温度分别为( )
A．20 ℃、80 ℃、64 ℃
B．20 ℃、80 ℃、68 ℃
C．80 ℃、20 ℃、32 ℃
D．80 ℃、20 ℃、34 ℃平衡态
热平衡
区别
研究对象
一个系统
两个接触的系统
判断依据
系统不受外界影响，状态参量不变
两个系统的温度相同
联系
处于热平衡的两个系统都处于平衡态