温度和温标.ppt

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1、温度和温标课件现在学习的是第1页，共27页7.47.4、温度和温标、温度和温标现在学习的是第2页，共27页阅读课文阅读课文,回答以下问题回答以下问题:1、什么是系统和状态参量、什么是系统和状态参量?2、什么是平衡态、什么是平衡态?3、什么是热平衡和热平衡定律、什么是热平衡和热平衡定律?4、温度和温标是如何定义的、温度和温标是如何定义的?5、如何确定温标、如何确定温标?现在学习的是第3页，共27页1 1、系统：物理学中，把所、系统：物理学中，把所研究的对象研究的对象称为系统称为系统(系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为为外界外界)问题问题1：什么是系

2、统和状态参量：什么是系统和状态参量?现在学习的是第4页，共27页2、状态参量、状态参量：描述物质系统状态的宏观物理描述物质系统状态的宏观物理量量 几何性质：系统的大小、形状、体积等几何性质：系统的大小、形状、体积等力学性质：系统的压强、受力、表面张力力学性质：系统的压强、受力、表面张力热学性质：系统温度热学性质：系统温度 电磁性质：系统在电场、磁场作用下的性质，如电电磁性质：系统在电场、磁场作用下的性质，如电场强度场强度,磁感应强度等。磁感应强度等。现在学习的是第5页，共27页2、气体的状态参量、气体的状态参量n（1）温度）温度n（2）体积）体积n（3）压强）压强-热学性质热学性质-几何性质几

3、何性质-力学性质力学性质现在学习的是第6页，共27页问题问题2：什么是平衡态：什么是平衡态?对于一个封闭系统，在经过足够长对于一个封闭系统，在经过足够长的时间，系统各部分的状态参量会达到的时间，系统各部分的状态参量会达到稳定（不随时间变化）稳定（不随时间变化）,我们说系统达到我们说系统达到了平衡态了平衡态。动态的平衡动态的平衡现在学习的是第7页，共27页问题问题3：什么是热平衡和热平衡定律：什么是热平衡和热平衡定律?1、热平衡、热平衡 如果两个系统相互接触而传热如果两个系统相互接触而传热,它们的状态参量它们的状态参量将改变，但经过一段时间后，状态参量不再变化将改变，但经过一段时间后，状态参量不

4、再变化,达达到了相同的温度到了相同的温度,我们就说两个系统达到了我们就说两个系统达到了热平衡热平衡。（两个系统是通过热传递热达到的平衡）（两个系统是通过热传递热达到的平衡）甲甲T甲甲乙乙T乙乙只要两个系统在接触时它们只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化的状态不发生变化,就说这两就说这两个系统原来就处于热平衡个系统原来就处于热平衡现在学习的是第8页，共27页2、热力学第零定律（热平衡定律）、热力学第零定律（热平衡定律）n 如果两个系统分别与第三个系统达如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡。平衡。若系统若系统A，C达到热平衡

5、达到热平衡若系统若系统B，C达到热平衡达到热平衡A和和B也是处于热平衡也是处于热平衡现在学习的是第9页，共27页问题问题4：温度和温标是如何定义的：温度和温标是如何定义的?1、温度、温度 一切达到热平衡的系统都具有相同的温度一切达到热平衡的系统都具有相同的温度温度温度是决定一个系统与另一个系统是否是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量达到热平衡状态的物理量两个系统达到热平衡时具有的共同性两个系统达到热平衡时具有的共同性质是温度相同质是温度相同现在学习的是第10页，共27页温度理解高中高中初中初中温度温度是描述物体冷热程度的物理量是描述物体冷热程度的物理量-宏观上宏观上温度温度是决

6、定一个系统与另一个系统是是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量否达到热平衡状态的物理量标志物体内部分子无规则热运动的剧烈程度标志物体内部分子无规则热运动的剧烈程度-微微观上观上现在学习的是第11页，共27页2、温标、温标定量描述温度的方法叫温标。定量描述温度的方法叫温标。建立一种温标的三要素：建立一种温标的三要素：选择测温物质（水银选择测温物质（水银/铂铂/气体气体/热电偶）热电偶）确定测温属性（体积确定测温属性（体积/电阻电阻/压强压强/电动势）电动势）选定温度零点和分度方法选定温度零点和分度方法现在学习的是第12页，共27页体积与温度成线性变化体积与温度成线性变化现在学习的是

7、第13页，共27页现在学习的是第14页，共27页现在学习的是第15页，共27页温标种类温标种类摄氏温标摄氏温标 (摄氏度摄氏度t,单位：单位：0C)标准大气压下冰的熔点为零度标准大气压下冰的熔点为零度,沸水为沸水为100度度,期间分期间分为为100等份等份热力学温标热力学温标 (热力学温度热力学温度T,单位：单位：开尔文开尔文 K）七个基本物理量之一七个基本物理量之一 T=273.15+t (K)T=t现在学习的是第16页，共27页说明说明 温度的国际制单位是开尔文，符号为温度的国际制单位是开尔文，符号为K在今后在今后各种相关热力学计算中，一定要牢记各种相关热力学计算中，一定要牢记将温度单位转

8、换将温度单位转换为热力学温度即开尔文为热力学温度即开尔文；由由Tt+273.15 K可知，物体可知，物体温度变化温度变化l与变化与变化l K的变化量是等同的的变化量是等同的，但物体所处状态为，但物体所处状态为l与与l K是相是相隔甚远的；隔甚远的；一般情况下，一般情况下，0K是低温的极限，只能无限是低温的极限，只能无限接近，但不能达到。接近，但不能达到。现在学习的是第17页，共27页n华氏温标华氏温标n 华氏温标的温度华氏温标的温度tF与与t之间的关系：之间的关系：n tF32+9/5t 单位：单位：F 华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多标在亚

9、洲使用较多，科学研究中多使用绝对温科学研究中多使用绝对温标。标。现在学习的是第18页，共27页 例例1在热学中，要描述一定气体的宏观状态，需在热学中，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，其参量是宏观量解析：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，不是气体的，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、温度分别是从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进行的

10、宏力学、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态参量显观描述，是确定气体宏观状态的三个状态参量显然然B、C、D选项正确选项正确 BCD 现在学习的是第19页，共27页 例例2、一金属棒的一端与、一金属棒的一端与0冰接触，另一端与冰接触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变问当水接触，并且保持两端冰、水的温度不变问当经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态经过充分长时间后，金属棒所处的状态是否为热平衡态?为什么为什么?解析：因金属棒一端与解析：因金属棒一端与0冰接触，另一端与冰接触，另一端与100水接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金水

11、接触，并且保持两端冰、水的温度不变时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着于一种从低到高逐渐升高稳定状态，但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平沿一定方向的能量交换，所以金属棒所处的状态不是平衡态衡态 答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存在能量交换交换现在学习的是第20页，共27页 例例3实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利用铜实际应用中，常用到一种双金属温度计它是利用铜片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随

12、温度变化的原片与铁片铆合在一起的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理制成的，如图理制成的，如图741所示已知左图中双金属片被加热时，所示已知左图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有述中正确的有 ()双金属温度计双金属温度计图图741 A该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属B双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的C由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数D由右图可知，

13、其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁由右图可知，其双金属征的内层一定为铜外层一定为铁ABC 现在学习的是第21页，共27页解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、解析：双金属温度计是利用热膨胀系数不同的铜、铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的铁两种金属制成的双金属片其弯曲程度随温度变化的原理来工作的，原理来工作的，A、B选项是正确的图选项是正确的图7 4一一l左图左图中加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯中加热时，双金属片弯曲程度增大，即进一步向上弯曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀曲，说明双金属片下层热膨胀系数较大，即铜的热膨胀系数较大，系数较大，C选项正

14、确图选项正确图741右图中，温度计示右图中，温度计示数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针数是顺时针方向增大，说明当温度升高时温度计指针顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，顺时针方向转动，则其双金属片的弯曲程度在增大，故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜故可以推知双金属片的内层一定是铁，外层一定是铜，D选项是错误的选项是错误的 现在学习的是第22页，共27页摄氏温标是瑞典人摄尔修斯（摄氏温标是瑞典人摄尔修斯（A.CelsiusA.Celsius，1701170117441744）在）在17421742年首先提出的一种经验温标，过去曾被年首先提出的一种经验温标，过去曾

15、被广泛使用。摄氏温标以水沸点（广泛使用。摄氏温标以水沸点（101?325Pa101?325Pa压力下水压力下水和水蒸气之间的平衡温度）为和水蒸气之间的平衡温度）为100100度和冰点（度和冰点（101?325Pa101?325Pa压力下冰和被空气饱和的水之间的平衡温压力下冰和被空气饱和的水之间的平衡温度）为度）为0 0度作为温标的两个固定点。摄氏温标采用玻璃度作为温标的两个固定点。摄氏温标采用玻璃汞温度计作为内插仪器，假定温度和汞柱的高度成正比汞温度计作为内插仪器，假定温度和汞柱的高度成正比，即把水沸点与冰点之间的汞柱的高度差等分为，即把水沸点与冰点之间的汞柱的高度差等分为100100格格，1

16、 1格对应于格对应于1 1度。度。摄氏温标摄氏温标现在学习的是第23页，共27页19541954年第年第1010届国际计量大会（届国际计量大会（CGPMCGPM）决定采用水三相）决定采用水三相点一个固定点来定义温度的单位，冰点已不再是温标的点一个固定点来定义温度的单位，冰点已不再是温标的定义固定点了。定义固定点了。19671967年第年第1313届国际计量大会决议定义届国际计量大会决议定义：温度单位开尔文是水三相点热力学温度的：温度单位开尔文是水三相点热力学温度的1/273.161/273.16。19881988年第年第1818届国际计量大会及第届国际计量大会及第7777届国际计量委员届国际计

17、量委员会（会（CIPMCIPM）决议，自）决议，自19901990年始采用年始采用“19901990年国际温年国际温标（简称标（简称ITS-90ITS-90）”。ITS-90ITS-90定义的温度单位更精确定义的温度单位更精确，更容易复现。我国自，更容易复现。我国自19941994年始全面采用这一标准。年始全面采用这一标准。现在学习的是第24页，共27页温度的单位有了新的、更加精确和科学的定义以后，考虑温度的单位有了新的、更加精确和科学的定义以后，考虑到人们长期以来的使用习惯，仍然保留摄氏温度这一名词到人们长期以来的使用习惯，仍然保留摄氏温度这一名词，但它有了新的意义。某一热状态的摄氏温度，就

18、是用它，但它有了新的意义。某一热状态的摄氏温度，就是用它与一特定的热状态（比水三相点温度低与一特定的热状态（比水三相点温度低0.01?K0.01?K的热状态，的热状态，即即0 0摄氏度）之间的温度差所表示的温度。这个温度差摄氏度）之间的温度差所表示的温度。这个温度差要用开尔文温度来表示。它的单位称为摄氏度，符号要用开尔文温度来表示。它的单位称为摄氏度，符号为为。因此，摄氏温度是从开尔文温度导出的，是以。因此，摄氏温度是从开尔文温度导出的，是以0 0摄氏度作为计算起点的温度。摄氏温度和开尔文温度相差摄氏度作为计算起点的温度。摄氏温度和开尔文温度相差一个常数，彼此可以互相换算：一个常数，彼此可以互

19、相换算：t/t/T/KT/K273.15273.15。由。由此，摄氏温度有了新的定义。在数值上，它与过去人此，摄氏温度有了新的定义。在数值上，它与过去人们习惯使用的摄氏温标温度很相近，但不相等，与摄们习惯使用的摄氏温标温度很相近，但不相等，与摄氏温标的原定义无关。氏温标的原定义无关。现在学习的是第25页，共27页1714年年,荷兰荷兰华伦海特华伦海特(GDFahrenheit)(GDFahrenheit)最初所制最初所制的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，水银柱的水银温度计是在北爱尔兰最冷的某个冬日，水银柱降到最低的高度定为零度；把他妻子的体温定为降到最低的高度定为零度；把他妻子的体温定为100100度，然后再把这段区间的长度均分为度，然后再把这段区间的长度均分为100100份，每一份叫份，每一份叫1 1度。这就是最初的华氏温标。显然，认定气温和人度。这就是最初的华氏温标。显然，认定气温和人的体温作为测温质的标准点并在此基础上分度是不的体温作为测温质的标准点并在此基础上分度是不妥当的。健康人的体温在一天之中经常波动，而且妥当的。健康人的体温在一天之中经常波动，而且他妻子如果感冒发烧了怎么办？他妻子如果感冒发烧了怎么办？华氏温标华氏温标现在学习的是第26页，共27页感谢大家观看感谢大家观看2022-9-6现在学习的是第27页，共27页