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根据水银热胀冷缩的性质来测量温度

金属电阻温度计

根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度

气体温度计

根据气体压强随温度的变化来测量温度

热电偶温度计

根据不同导体因温差产生电动势的大小来测量温度

2.确定一个温标的方法

（1）选择某种具有测温属性的物质．

（2）了解测温物质随温度变化的函数关系．

（3）确定温度的零点和分度的方法．

3．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，规定标准大气压下冰的熔点为0℃，水的沸点为100℃，在0℃和100℃之间均匀分成100等份，每份算做1℃.

（2）热力学温标：

现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫绝对温标．热力学温标表示的温度叫热力学温度．用符号T表示，单位是开尔文，符号为K.

（3）摄氏温度与热力学温度的关系为T＝t＋273.15_K.

[即学即用]

1．判断下列说法的正误．

（1）表示系统的状态参量常用的有体积、压强、阿伏加德罗常数和温度．（　×

　）

（2）热平衡是指系统静止或匀速直线运动且系统内部分子停止运动的状态．（　×

（3）两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量．（　×

（4）温度计测温原理就是热平衡定律．（　√　）

（5）0℃的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K．（　√　）

2．

（1）两个系统具有相同的________时，即达到了热平衡．

（2）2016年8月6日是第31届里约奥运会开幕的日子，中央电视台播报天气预报，里约的最高气温是38℃，它是________K．中国在研究超导问题方面走在世界前列，中国科学家发现某种超导材料的临界温度是90K，它是________℃.

答案　

（1）温度　

（2）311.15　－183.15

[导学探究]　

（1）在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量．在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？

（2）如果系统与外界没有能量交换，该系统就达到平衡态了吗？

答案　

（1）体积、压强和温度．

（2）不是．

[知识深化]

1．热力学系统的状态参量

（1）体积V：

系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围．

（2）压强p：

系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质．

（3）温度T：

系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度．

2．平衡态的理解

（1）热力学的平衡态与力学的平衡态的意义不同，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，表现为系统的宏观性质不随时间变化．

（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．

例1

　下列说法正确的是（　　）

A．只有处于平衡态的系统才有状态参量

B．状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统状态变化时，其各个状态参量都会改变

C．两物体发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态

D．0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态

答案　C

解析　状态参量是描述系统状态的物理量，与系统是否处于平衡态无关，且系统状态变化时，不一定各个状态参量都改变，A、B错误；

处于热传递过程中的两系统处于非平衡态，C正确；

0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不是平衡态，D错误．

两步法判断热力学系统是否处于平衡态

1．判断热力学系统是否受到外界的影响．

2．判断系统的状态参量（压强、体积和温度）是否发生变化．

如果系统不受外界的影响，且状态参量不发生变化，系统就处于平衡态，否则就是非平衡态．

二、平衡态与热平衡的比较　温度

[导学探究]　

（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？

（2）当把它立即放入40℃的水中时，你又看到什么现象？

为什么？

答案　

（1）因为体温计与人体温度相同，即达到了热平衡．

（2）体温计的示数继续上升，因为体温计玻璃泡的温度与水的温度不相同，没有达到热平衡．

1．平衡态与热平衡的区别和联系

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

2.热平衡定律的意义

决定两个系统是否达到了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．

3．热平衡与温度

（1）对温度的理解

①宏观上，表示物体的冷热程度．

②微观上，反映分子热运动的剧烈程度．

③一切达到热平衡的物体都具有相同的温度．

（2）温度计的测温原理

若物体与A处于热平衡，它同时也与B处于热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理．

特别提醒　系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同，若温度不同，即系统处于非平衡态，则系统一定存在着热交换．

例2

　（多选）有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时间后分开，再将乙和丙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热传递，不接触时与外界没有热传递，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

答案　AD

解析　乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；

甲和乙接触一段时间后分开，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙和丙两物体达到了热平衡，C错误，D正确．

判断系统达到热平衡的两个方法

1．根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断．如果不发生变化，处于热平衡，发生变化则不处于热平衡．

2．根据两个系统的温度是否相同判断．如果相同，处于热平衡，不相同则不是热平衡．

例3

　（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十分钟左右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

答案　ACD

解析　两个系统达到热平衡时的标志是它们的温度相同，或者说它们的冷热程度相同．A、C、D正确，B错误．

处理热平衡问题时，应把握两点：

（1）发生热交换时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量．

（2）达到热平衡时，系统一定具有相同的温度，其他状态参量未必相同．

[导学探究]　

（1）如图1所示，伽利略温度计是利用玻璃管内封闭的气体作为测量物质制成的，当外界温度越高时，细管内的水柱越高吗？

图1

（2）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?

答案　

（1）不是．由热胀冷缩可知，当外界温度越高时，气体膨胀越厉害，细管内的水柱越低．

（2）274.15K　1K

1．“温度”含义的两种说法

（1）宏观角度：

表示物体的冷热程度．

（2）热平衡角度：

两个处于热平衡的系统存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度．

2．温度计测量原理

一切互为热平衡的系统都具有相同的温度．温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体相同．

例4

　（多选）关于温度与温标，下列说法正确的是（　　）

A．用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法

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276.15K

D．热力学温度每一开的大小与摄氏温度每一度的大小相等

解析　温标是温度数值的表示方法，常用的温标有摄氏温标和热力学温标，选项A正确；

摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值，因为热力学温度的零点是低温的极限，选项B错误；

摄氏温度的每一度与热力学温度的每一开的大小相等，选项D正确；

摄氏温度升高3℃，也就是热力学温度升高了3K，选项C错误．

热力学温度与摄氏温度关系的理解

1．T＝t＋273.15K是解决有关热力学温度与摄氏温度关系问题的基础．

2．摄氏温度变化1℃与热力学温度变化1K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15K.

3．绝对零度是低温的极限，只能接近，永远达不到，故热力学温度不能出现负值，但摄氏温度可以出现负值.

1．（状态参量和平衡态）如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的（　　）

A．温度、压强、体积都一定达到了稳定的状态不再变化

B．温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的

C．温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态

D．温度、压强变得一样，但体积仍可变化

答案　A

解析　如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等不再随时间发生变化．温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态．

2．（热平衡与温度）（多选）下列说法正确的是（　　）

A．放在腋下足够长时间的水银体温计中的水银与人体达到热平衡

B．温度相同的棉花和石头相接触，需要经过一段时间才能达到热平衡

C．若a与b、c分别达到热平衡，则b、c之间也达到了热平衡

D．两物体温度相同，可以说两物体达到了热平衡

解析　当温度计的液泡与被测物体紧密接触时，如果两者的温度有差异，它们之间就会发生热传递，高温物体将向低温物体传热，最终使二者的温度达到相等，即达到热平衡，故A、D正确；

两个物体的温度相同时，不会发生热传递，已经达到热平衡，故B错误；

若a与b、c分别达到热平衡，三者温度一定相等，所以b、c之间也达到了热平衡，故C正确．

3．（温度计与温标）（多选）严冬，湖面上结了厚厚的冰，但冰下鱼儿仍在游动．为了测出冰下水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的做法是（　　）

A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数

B．取一空的塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后待较长时间，然后将瓶提出，立即读出温度计的示数

C．若温度计显示的示数为摄氏温度4℃，即热力学温度4K

D．若温度计显示的示数为摄氏温度4℃，即热力学温度277.15K

答案　BD

解析　要测量冰下水的温度，必须使温度计与冰下的水达到热平衡时，再读出温度计的示数，可隔着冰又没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡状态下的温度，所以选项A错误，B正确．T＝t＋273.15K＝277.15K，选项C错误，D正确．

4．（温标和温度）（多选）下列关于温度的说法正确的是（　　）

A．水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的

B．水的沸点为100℃，用热力学温度表示即为373.15K

C．水从0℃升高到100℃，用热力学温度表示即为从273.15K升高到373.15K

D．水从0℃升高到100℃，用热力学温度表示就是升高了373.15K

答案　ABC

解析　水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质制造的，A正确；

根据T＝t＋273.15K可知，100℃相当于热力学温标373.15K，水从0℃升高到100℃升高了100K，B、C正确，D错误．

一、选择题

考点一　平衡态与热平衡

1．（多选）热力学系统的平衡态是一种（　　）

A．定态平衡B．动态平衡

C．分子已经不动D．分子仍做无规则运动

解析　热力学系统的平衡态是大量分子的平均效果，是动态平衡，分子仍做无规则运动，故选B、D.

2．（多选）两个原来处于热平衡状态的系统，分开后，由于受外界的影响，其中一个系统的温度升高了5K，另一个系统的温度升高了5℃，则下列说法正确的是（　　）

A．两个系统不再是热平衡状态

B．两个系统此时仍是热平衡状态

C．两个系统的状态都发生了变化

D．两个系统的状态都没有发生变化

答案　BC

解析　由于两个系统原来处于热平衡状态，温度相同，当分别升高5℃和5K后，温度仍相同，两个系统仍为热平衡状态，故A错误，B正确；

由于温度发生了变化，系统的状态也发生了变化，故C正确，D错误．

3．有关热平衡的说法正确的是（　　）

A．如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态

B．热平衡定律只能研究三个系统的问题

C．如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态

D．两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别

解析　处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A错误；

热平衡定律对多个系统也适用，故B错误；

由热平衡的意义知，C正确；

温度是热平衡的标志，一定相同，故D错误．

4．（多选）关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有（　　）

A．只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态

B．两个系统在接触时它们的状态不发生变化，这两个系统原来的温度是相等的

C．热平衡就是平衡态

D．处于热平衡的两个系统的温度一定相等

解析　一般来说，描述系统的状态参量不止一个，根据平衡态的定义可以确定A错误；

根据热平衡的定义可知B、D正确；

平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，故C错误．

考点二　温度、温度计与温标

5．（多选）关于温度的物理意义，下列说法中正确的是（　　）

A．温度是物体冷热程度的客观反映

B．人如果感觉到某个物体很凉，就说明这个物体的温度很低

C．热量会自发地从含热量多的物体传向含热量少的物体

D．热量会自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体

解析　温度是表示物体冷热程度的物理量，但人们对物体冷热程度的感觉具有相对性，A正确，B错误；

热传递的方向是热量自发地从温度较高的物体传向温度较低的物体，而热量是过程量，不能说物体含有多少热量，C错误，D正确．

6．（多选）关于热力学温度和摄氏温度，以下说法正确的是（　　）

A．热力学温度的单位“K”是国际单位制中的基本单位

B．温度升高了1℃就是升高了1K

C．物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关

D．0℃的温度可用热力学温度粗略地表示为273K

答案　ABD

7．（多选）伽利略在1593年制造了世界上第一个温度计——空气温度计，如图1所示，一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的槽中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则（　　）

A．该温度计的测温物质是槽中的液体

B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体

C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气

D．该温度计是利用测温物质的热胀冷缩性质制造的

答案　CD

解析　细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错误，C、D正确．

8．（多选）下列关于热力学温度的说法中正确的是（　　）

A．－33℃＝240K

B．温度变化1℃，也就是温度变化1K

C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值

D．温度由t℃升至2t℃，对应的热力学温度升高了t＋273K

答案　AB

解析　热力学温度与摄氏温度的关系为T＝t＋273K，由此可知：

－33℃＝240K，故A、B选项正确；

D中初态热力学温度为t＋273K，末态为2t＋273K，温度升高了tK，故D选项错误；

因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误．

9．实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20℃；

在测1标准大气压下沸水的温度时，其读数为80℃.下列分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数，其中正确的是（　　）

A．41℃，60℃B．21℃，40℃

C．35℃，56℃D．35℃，36℃

解析　此温度计每一刻度表示的实际温度为

℃＝

℃，当它的示数为41℃时，它上升的格数为（41－20）格＝21格，对应的实际温度应为21×

℃＝35℃；

同理，当实际温度为60℃时，此温度计应从20开始上升格数为

格＝36格，它的示数为36℃＋20℃＝56℃，所以C正确．

二、非选择题

10．（温度、温度计与温标）家用温度计经常标有摄氏温度和华氏温度，摄氏温度是把冰点的温度定为0℃，水沸点的温度为100℃，两温度之间分为100等份，每一份为1℃；

而华氏温度把冰点定为32华氏度，把水的沸点定为212华氏度，中间分为180等份，每一等份为1华氏度．求：

（1）温度每上升1℃，即上升多少华氏度？

（2）人的正常体温若取37℃，为多少华氏度？

答案　

（1）1.8华氏度　

（2）98.6华氏度

解析　

（1）1℃＝

华氏度＝1.8华氏度

（2）37×

1.8华氏度＋32华氏度＝98.6华氏度．