温度和温标.ppt

温度和温标.ppt

《温度和温标.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《温度和温标.ppt（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

7.4温度和温标第七章第七章分子动理论教学目标教学目标

（一）知识与技能

（一）知识与技能1了解系统的状态参量以及平衡态的概念。

2掌握热平衡的概念及热平衡定律。

3掌握温度与温标的定义以及热力学温度的表示。

（二）过程与方法

（二）过程与方法通过学习温度与温标，体会热力学温度与摄氏温度的关系。

（三）情感、态度与价值观（三）情感、态度与价值观体会生活中的热平衡现象，感应热力学温度的应用。

教学重点：

教学重点：

热平衡的定义及热平衡定律的内容。

教学难点：

教学难点：

有关热力学温度的计算。

教学方法：

教学方法：

讲练法、举例法、阅读法教学用具：

投影仪、投影片教学用具：

投影仪、投影片引入：

引入：

通过对物理的学习我们知道，探究和解决一个通过对物理的学习我们知道，探究和解决一个物理问题的基本思路是：

首先要选取研究对象，其次学物理问题的基本思路是：

首先要选取研究对象，其次学习描述相关运动现象的物理量及探究运动所遵循的物理习描述相关运动现象的物理量及探究运动所遵循的物理规律，而研究对象的选取方法有为确定单个物体之间相规律，而研究对象的选取方法有为确定单个物体之间相互作用及关系而互作用及关系而只选一个物体只选一个物体的的隔离法隔离法和以物理规律相和以物理规律相同的同的多个物体系统多个物体系统为研究对象的为研究对象的整体法，已知的条件和整体法，已知的条件和研究的问题不同，研究的问题不同，选取的研究对象不同选取的研究对象不同。

而且研究对象而且研究对象一旦确定，物体之间的相互作用的性质（是内力还是外一旦确定，物体之间的相互作用的性质（是内力还是外力）也就唯一确定了。

今天我们来学习力）也就唯一确定了。

今天我们来学习以大量无规则运以大量无规则运动的分子为研究对象的热学动的分子为研究对象的热学的研究对象选取，描述热学的研究对象选取，描述热学规律的状态参量及与力学类似的平衡状态及规律。

规律的状态参量及与力学类似的平衡状态及规律。

带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页角批及课带着下面问题仔细阅读课文包括插图、扉页角批及课后习题，思考后回答问题后习题，思考后回答问题1.热学的研究对象是什么？

热学的研究对象是什么？

2.什么是热学中的外界？

什么是热学中的外界？

3.描述热学描述热学系统状态系统状态的宏观状态参量常见的有那几个？

的宏观状态参量常见的有那几个？

各自的作用即分别描述状态的那一个特征？

各自的作用即分别描述状态的那一个特征？

4.一个系统一个系统处于什么状态是热学中的平衡态？

判断处于什么状态是热学中的平衡态？

判断一个一个系统是否处于平衡态系统是否处于平衡态的标志是什么？

定义热学中系统的的标志是什么？

定义热学中系统的平衡态的有何意义？

平衡态的有何意义？

5.热学中的热学中的一个系统的平衡态一个系统的平衡态是不是就是指任意一种稳是不是就是指任意一种稳定状态？

与力学中的平衡态是否相同？

它的特点是什么定状态？

与力学中的平衡态是否相同？

它的特点是什么？

6.什么是热平衡？

热平衡是不是就是热学中的平衡态？

什么是热平衡？

热平衡是不是就是热学中的平衡态？

判断判断两个系统是否达到热平衡两个系统是否达到热平衡的标志是什么？

的标志是什么？

7.热平衡定律的内容是什么？

它的主要作用是什么？

热平衡定律的内容是什么？

它的主要作用是什么？

8.什么是温标？

建立温标常包含那几个要素？

了解建立什么是温标？

建立温标常包含那几个要素？

了解建立温标包含的要素有什么作用？

温标包含的要素有什么作用？

一、平衡态与状态参量一、平衡态与状态参量1、系统：

热学中把、系统：

热学中把热学研究对象的整体热学研究对象的整体，叫做一个，叫做一个热力热力学系统，学系统，简称简称系统。

系统。

是由是由大量无规则热运动分子组成。

大量无规则热运动分子组成。

注：

系统与外界之间往往存在相互的作用在物理学研注：

系统与外界之间往往存在相互的作用在物理学研究中，对系统内部问题，往往采取究中，对系统内部问题，往往采取“隔离隔离”分析方法，分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往往采取对系统与外界的相互作用问题，往往采取“整体整体”分析分析的方法的方法2、外界：

不属于系统内、外界：

不属于系统内与系统发生相互作用的其他物体与系统发生相互作用的其他物体称之为称之为外界或环境外界或环境。

明确：

系统就是热学的研究对象，即就是明确：

系统就是热学的研究对象，即就是由大量无规则由大量无规则运动的分子组成的系统运动的分子组成的系统3、状态参量、状态参量：

描述描述系统状态系统状态的的宏观物理量宏观物理量叫做叫做状态参量状态参量物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性物理学中，需要研究系统的各种性质，包括几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等等质、力学性质、热学性质、电磁性质等等而在热学中为了描述和确定而在热学中为了描述和确定系统系统的状态，常用到状的状态，常用到状态参量有：

态参量有：

一是：

几何参量一是：

几何参量体积体积V，描述系统的几何性质，作用是，描述系统的几何性质，作用是确定系统占据的空间范围。

（注：

凡题目给出的长度面确定系统占据的空间范围。

（注：

凡题目给出的长度面积等几何参量就是为求压强或等效代替压强）积等几何参量就是为求压强或等效代替压强）二是：

力学参量二是：

力学参量压强压强p，描述系统的力学性质，作用是，描述系统的力学性质，作用是确定外界与系统之间或者系统内部各部分之间的力的作确定外界与系统之间或者系统内部各部分之间的力的作用。

（因由压强可以求压力，求受力问题实质就是求压用。

（因由压强可以求压力，求受力问题实质就是求压强）强）三是：

热学参量三是：

热学参量温度温度T，描述系统的热学性质，作用是，描述系统的热学性质，作用是确定系统的冷热程度。

确定系统的冷热程度。

常见的参量与描述性质：

常见的参量与描述性质：

描述系统在电、磁场作用下的性描述系统在电、磁场作用下的性质，如质，如电场强度电场强度，磁感应强度磁感应强度等。

等。

几何性质几何性质描述系统的描述系统的大小大小、形状形状、体积体积等。

等。

力学性质力学性质描述系统的描述系统的压强压强、应力应力、表面张力表面张力等。

等。

热学性质热学性质描述系统描述系统温度温度。

电磁性质电磁性质4、平衡态：

、平衡态：

在没有外界影响的情况下，在没有外界影响的情况下，一个一个系系统统内部内部各部分的各部分的所有宏观状态参量所有宏观状态参量不再随时间发不再随时间发生变化时的稳定状态生变化时的稳定状态称之为平衡态称之为平衡态定义定义条件条件：

系统不受外界影响系统不受外界影响（系统与外界无能量交换）（系统与外界无能量交换）；所以不能说稳定状态就是平衡态，关键要看系统是否所以不能说稳定状态就是平衡态，关键要看系统是否与外界无能量交换即没有外界影响下的稳定状态。

与外界无能量交换即没有外界影响下的稳定状态。

平衡态平衡态判断标志判断标志：

描述系统状态的：

描述系统状态的温度、压强等温度、压强等所有所有状状态参量及宏观性质态参量及宏观性质不随时间变化；不随时间变化；确定平衡态的意义：

因系统处于平衡态时，系统内所有确定平衡态的意义：

因系统处于平衡态时，系统内所有性质不随时间变化，比较容易描述这些性质。

性质不随时间变化，比较容易描述这些性质。

平衡态的特点：

平衡态的特点：

（1）热学系统所处的平衡态是一种）热学系统所处的平衡态是一种动动态平衡态平衡，即微观动态宏观平衡的状态。

组成系统的分子，即微观动态宏观平衡的状态。

组成系统的分子仍在不停的做无规则运动，只是分子运动的平均效果不仍在不停的做无规则运动，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，这随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，这种动态平衡的特点充分说明热运动是物质运动的一种特种动态平衡的特点充分说明热运动是物质运动的一种特殊形式。

殊形式。

（2）平衡态是一种理想情况，平衡态是一种理想情况，因为完全不受外界影响是因为完全不受外界影响是不可能的，系统平衡后由于涨落，仍可能发生偏离平衡不可能的，系统平衡后由于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。

状态的微小变化。

例例1在热学中，要描述一定气体的宏观状在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需要确定下列哪些物理量态，需要确定下列哪些物理量（）A每个气体分子的运动速率每个气体分子的运动速率B压强压强C体积体积D温度温度解析：

描述系统的宏观状态，其参量是宏观解析：

描述系统的宏观状态，其参量是宏观量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气体的宏观状态参量气体的压强、体积、温度分体的宏观状态参量气体的压强、体积、温度分别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量显然态参量显然B、C、D选项正确选项正确BCD二、热平衡与温度二、热平衡与温度5、热平衡：

、热平衡：

相互接触的相互接触的两个两个系统通过系统通过传热等相互作用传热等相互作用，经过一段时间后，两个系统的经过一段时间后，两个系统的状态参量状态参量不再变化时，我不再变化时，我们就说这两个系统们就说这两个系统对于传热对于传热来说达到了热平衡。

来说达到了热平衡。

热平衡概念也适用于热平衡概念也适用于两个原来没有发两个原来没有发生过作用生过作用的系统（一般处于平衡态）的系统（一般处于平衡态）因此可以说，只要两个系统在接触时因此可以说，只要两个系统在接触时不传热，不传热，我们就说这两个系统原来是处于我们就说这两个系统原来是处于热平衡的热平衡的ABAB说明：

热平衡是热学中的一类平衡，犹如力学中共点说明：

热平衡是热学中的一类平衡，犹如力学中共点力平衡是力学的一类一样，它是相对于传热而言的，两力平衡是力学的一类一样，它是相对于传热而言的，两个系统达到热平衡的实质就是个系统达到热平衡的实质就是两系统不再进行热传递两系统不再进行热传递，不传热的充分条件是温度相同，因此两系统达到热平衡不传热的充分条件是温度相同，因此两系统达到热平衡时两个系统不再变化的状态参量是时两个系统不再变化的状态参量是温度参量。

温度参量。

热平衡和与平衡态是两个不同的概念，热平衡和与平衡态是两个不同的概念，平衡态描述的是平衡态描述的是一个系统一个系统内部各部分之间的所有宏内部各部分之间的所有宏观状态参量及宏观性质都相同；而热平衡指的是观状态参量及宏观性质都相同；而热平衡指的是两个系两个系统统接触后传热接触后传热及温度关系。

及温度关系。

平衡态和热平衡的区别平衡态和热平衡的区别处于平衡态时所有状态参量都保持稳定，对热平衡处于平衡态时所有状态参量都保持稳定，对热平衡来说只指温度参量相同，故系统处于热平衡时不一定处来说只指温度参量相同，故系统处于热平衡时不一定处于平衡态。

于平衡态。

注：

我们常以是一个系统还是两个系统来区分平衡注：

我们常以是一个系统还是两个系统来区分平衡态还是热平衡，但要特注系统的选取是任意的态还是热平衡，但要特注系统的选取是任意的由人来由人来决定，例如把两个物体选作两个系统达到温度相同时就决定，例如把两个物体选作两个系统达到温度相同时就说这两个物体达到热平衡，若把这两个物体选作一个研说这两个物体达到热平衡，若把这两个物体选作一个研究系统，若体积、压强、温度都相同则就可以说这两个究系统，若体积、压强、温度都相同则就可以说这两个物体组成的系统处于平衡态。

物体组成的系统处于平衡态。

如果两个系统如果两个系统同时分别同时分别与第三与第三个系统达到热平衡，那么这两个个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡，系统彼此之间也必定处于热平衡，这个结论称为热平衡定律。

这个结论称为热平衡定律。

两系统达到系统热平衡状态的特征：

互为热平衡的两个两系统达到系统热平衡状态的特征：

互为热平衡的两个物体或系统具有相同的温度。

物体或系统具有相同的温度。

热平衡定律热平衡定律（又叫热力学第零定律又叫热力学第零定律）的作用是：

的作用是：

给出了温给出了温度的宏观定义；为温度的测量提供的理论依据，是温度度的宏观定义；为温度的测量提供的理论依据，是温度计测量物体温