《溫度和溫標(biāo)》課件1(1)

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1、1一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)一、狀態(tài)參量與平衡態(tài)一、狀態(tài)參量與平衡態(tài) 例例1在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀在熱學(xué)中，要描述一定氣體的宏觀狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量狀態(tài)，需要確定下列哪些物理量( ) A每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率 B壓強(qiáng)壓強(qiáng) C體積體積 D溫度溫度 解析：描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)，其參量是宏解析：描述系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)，其參量是宏觀量，每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率是微觀量，不觀量，每個(gè)氣體分子的運(yùn)動(dòng)速率是微觀量，不是氣體的宏觀狀態(tài)參量氣體的壓強(qiáng)、體積、是氣體的宏觀狀態(tài)參量氣體的壓強(qiáng)、體積、溫度分別是從力學(xué)、幾何、熱學(xué)三個(gè)角度對(duì)氣溫度分別是從力學(xué)、幾何、熱學(xué)三個(gè)角

2、度對(duì)氣體的性質(zhì)進(jìn)行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀體的性質(zhì)進(jìn)行的宏觀描述，是確定氣體宏觀狀態(tài)的三個(gè)狀態(tài)參量顯然態(tài)的三個(gè)狀態(tài)參量顯然B、C、D選項(xiàng)正確選項(xiàng)正確 BCD 平衡態(tài)和狀態(tài)參量平衡態(tài)和狀態(tài)參量二、熱平衡與溫度二、熱平衡與溫度三、溫度與溫標(biāo)三、溫度與溫標(biāo) 例例2、一金屬棒的一端與、一金屬棒的一端與0冰接觸，另一冰接觸，另一端與端與100水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變問當(dāng)經(jīng)過充分長(zhǎng)時(shí)間后，金屬棒所處的狀不變問當(dāng)經(jīng)過充分長(zhǎng)時(shí)間后，金屬棒所處的狀態(tài)是否為熱平衡態(tài)態(tài)是否為熱平衡態(tài)?為什么為什么? 解析：因金屬棒一端與解析：因金屬棒一端與0冰接觸，另一端與冰接觸，另

3、一端與100水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變水接觸，并且保持兩端冰、水的溫度不變時(shí)，金屬棒兩端溫度始終不相同，雖然金屬棒內(nèi)時(shí)，金屬棒兩端溫度始終不相同，雖然金屬棒內(nèi)部溫度分布處于一種從低到高逐漸升高穩(wěn)定狀態(tài)，部溫度分布處于一種從低到高逐漸升高穩(wěn)定狀態(tài)，但其內(nèi)部總存在著沿一定方向的能量交換，所以但其內(nèi)部總存在著沿一定方向的能量交換，所以金屬棒所處的狀態(tài)不是平衡態(tài)金屬棒所處的狀態(tài)不是平衡態(tài) 答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存答案：否，因金屬棒各部分溫度不相同，存在能量交換在能量交換熱平衡與溫度熱平衡與溫度 華氏溫標(biāo)在歐美使用非常普遍，攝氏華氏溫標(biāo)在歐美使用非常普遍，攝氏溫標(biāo)在亞洲使用較多溫

4、標(biāo)在亞洲使用較多，科學(xué)研究中多使用科學(xué)研究中多使用絕對(duì)溫標(biāo)。絕對(duì)溫標(biāo)。 例例3實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)它是利實(shí)際應(yīng)用中，常用到一種雙金屬溫度計(jì)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，如圖變化的原理制成的，如圖741所示已知左圖中雙所示已知左圖中雙金屬片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則下列各種相關(guān)金屬片被加熱時(shí)，其彎曲程度會(huì)增大，則下列各種相關(guān)敘敘述中正確的有述中正確的有 ( )雙金屬溫度計(jì)雙金屬溫度計(jì)圖圖741 A該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬該溫度計(jì)的測(cè)溫物質(zhì)是銅、鐵兩種熱膨脹系數(shù)不同

5、的金屬B雙金屬溫度計(jì)是利用測(cè)溫物質(zhì)熱脹冷縮的性質(zhì)來工作的雙金屬溫度計(jì)是利用測(cè)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)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，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵由右圖可知，其雙金屬征的內(nèi)層一定為銅外層一定為鐵ABC 隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)解析：雙金屬溫度計(jì)是利用熱膨脹系數(shù)不同的解析：雙金屬溫度計(jì)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其彎曲程度隨溫銅、鐵兩種金屬制成的雙金屬片其彎曲程度隨溫度變化的原理來工作的，度變化的原理來工作的，A、B選項(xiàng)是正確選項(xiàng)是正確的圖的圖7 4一一l左圖中加熱時(shí)，雙金屬片彎曲左圖

6、中加熱時(shí)，雙金屬片彎曲程度增大，即進(jìn)一步向上彎曲，說明雙金屬片下程度增大，即進(jìn)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，層熱膨脹系數(shù)較大，即銅的熱膨脹系數(shù)較大，C選項(xiàng)正確圖選項(xiàng)正確圖741右圖中，溫度計(jì)示數(shù)是順右圖中，溫度計(jì)示數(shù)是順時(shí)針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時(shí)溫度計(jì)指針順時(shí)針方向增大，說明當(dāng)溫度升高時(shí)溫度計(jì)指針順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，則其雙金屬片的彎曲程度在增大，時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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，外層一定故可以推知雙金屬片的內(nèi)層一定是鐵，外層一定是銅，是銅，D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的選項(xiàng)是錯(cuò)誤的 攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)是瑞典人攝爾修斯（是瑞典人攝爾

7、修斯（A.CelsiusA.Celsius，1701174417011744）在）在17421742年首先提出的一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，年首先提出的一種經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，過去曾被廣泛使用。攝氏溫標(biāo)以水沸點(diǎn)過去曾被廣泛使用。攝氏溫標(biāo)以水沸點(diǎn)（101?325Pa101?325Pa壓力下水和水蒸氣之間的平衡溫度）壓力下水和水蒸氣之間的平衡溫度）為為100100度和冰點(diǎn)（度和冰點(diǎn)（101?325Pa101?325Pa壓力下冰和被空氣飽壓力下冰和被空氣飽和的水之間的平衡溫度）為和的水之間的平衡溫度）為0 0度作為溫標(biāo)的兩個(gè)度作為溫標(biāo)的兩個(gè)固定點(diǎn)。攝氏溫標(biāo)采用玻璃汞溫度計(jì)作為內(nèi)插儀固定點(diǎn)。攝氏溫標(biāo)采用玻璃汞溫度計(jì)作為內(nèi)插儀

8、器，假定溫度和汞柱的高度成正比，即把水沸點(diǎn)器，假定溫度和汞柱的高度成正比，即把水沸點(diǎn)與冰點(diǎn)之間的汞柱的高度差等分為與冰點(diǎn)之間的汞柱的高度差等分為100100格，格，1 1格對(duì)格對(duì)應(yīng)于應(yīng)于1 1度。度。攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)19541954年第年第1010屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)（屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)（CGPMCGPM）決定采用水）決定采用水三相點(diǎn)一個(gè)固定點(diǎn)來定義溫度的單位，冰點(diǎn)已不三相點(diǎn)一個(gè)固定點(diǎn)來定義溫度的單位，冰點(diǎn)已不再是溫標(biāo)的定義固定點(diǎn)了。再是溫標(biāo)的定義固定點(diǎn)了。19671967年第年第1313屆國(guó)際計(jì)屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)決議定義：溫度單位開爾文是水三相點(diǎn)熱量大會(huì)決議定義：溫度單位開爾文是水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的力學(xué)溫

9、度的1/273.161/273.16。19881988年第年第1818屆國(guó)際計(jì)量大屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)及第會(huì)及第7777屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)（屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)（CIPMCIPM）決議，自）決議，自19901990年始采用年始采用“19901990年國(guó)際溫標(biāo)（簡(jiǎn)稱年國(guó)際溫標(biāo)（簡(jiǎn)稱ITS-ITS-9090）”。ITS-90ITS-90定義的溫度單位更精確，更容易定義的溫度單位更精確，更容易復(fù)現(xiàn)。我國(guó)自復(fù)現(xiàn)。我國(guó)自19941994年始全面采用這一標(biāo)準(zhǔn)。年始全面采用這一標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際溫標(biāo)國(guó)際溫標(biāo)溫度的單位有了新的、更加精確和科學(xué)的定義以溫度的單位有了新的、更加精確和科學(xué)的定義以后，考慮到人們長(zhǎng)期以來的使用習(xí)慣，仍然

10、保留后，考慮到人們長(zhǎng)期以來的使用習(xí)慣，仍然保留攝氏溫度這一名詞，但它有了新的意義。某一熱攝氏溫度這一名詞，但它有了新的意義。某一熱狀態(tài)的攝氏溫度，就是用它與一特定的熱狀態(tài)狀態(tài)的攝氏溫度，就是用它與一特定的熱狀態(tài)（比水三相點(diǎn)溫度低（比水三相點(diǎn)溫度低0.01?K0.01?K的熱狀態(tài)，即的熱狀態(tài)，即0 0攝氏度）攝氏度）之間的溫度差所表示的溫度。這個(gè)溫度差要用開之間的溫度差所表示的溫度。這個(gè)溫度差要用開爾文溫度來表示。它的單位稱為攝氏度，符號(hào)為爾文溫度來表示。它的單位稱為攝氏度，符號(hào)為。因此，攝氏溫度是從開爾文溫度導(dǎo)出的，是。因此，攝氏溫度是從開爾文溫度導(dǎo)出的，是以以0 0攝氏度作為計(jì)算起點(diǎn)的溫度。

11、攝氏溫度和開爾攝氏度作為計(jì)算起點(diǎn)的溫度。攝氏溫度和開爾文溫度相差一個(gè)常數(shù)，彼此可以互相換算：文溫度相差一個(gè)常數(shù)，彼此可以互相換算：t/t/T/KT/K273.15273.15。由此，攝氏溫度有了新的定義。由此，攝氏溫度有了新的定義。在數(shù)值上，它與過去人們習(xí)慣使用的攝氏溫標(biāo)溫在數(shù)值上，它與過去人們習(xí)慣使用的攝氏溫標(biāo)溫度很相近，但不相等，與攝氏溫標(biāo)的原定義無關(guān)。度很相近，但不相等，與攝氏溫標(biāo)的原定義無關(guān)。1714年年,荷蘭荷蘭華倫海特華倫海特(GDFahrenheit)(GDFahrenheit)最初最初所制的水銀溫度計(jì)是在北愛爾蘭最冷的某個(gè)冬日，所制的水銀溫度計(jì)是在北愛爾蘭最冷的某個(gè)冬日，水銀柱

12、降到最低的高度定為零度；把他妻子的體水銀柱降到最低的高度定為零度；把他妻子的體溫定為溫定為100100度，然后再把這段區(qū)間的長(zhǎng)度均分為度，然后再把這段區(qū)間的長(zhǎng)度均分為100100份，每一份叫份，每一份叫1 1度。這就是最初的華氏溫標(biāo)。度。這就是最初的華氏溫標(biāo)。顯然，認(rèn)定氣溫和人的體溫作為測(cè)溫質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)顯然，認(rèn)定氣溫和人的體溫作為測(cè)溫質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)并在此基礎(chǔ)上分度是不妥當(dāng)?shù)?。健康人的體溫在并在此基礎(chǔ)上分度是不妥當(dāng)?shù)?。健康人的體溫在一天之中經(jīng)常波動(dòng)，而且他妻子如果感冒發(fā)燒了一天之中經(jīng)常波動(dòng)，而且他妻子如果感冒發(fā)燒了怎么辦？怎么辦？華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)后來，華倫海特改進(jìn)了他創(chuàng)立的溫標(biāo)，把冰、水、后來，華倫海特改進(jìn)了他創(chuàng)立的溫標(biāo)，把冰、水、氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點(diǎn)定為零度，以氯化銨和氯化鈉的混合物的熔點(diǎn)定為零度，以0 0F F表示之，把冰的熔點(diǎn)定為表示之，把冰的熔點(diǎn)定為3232F F，把水的，把水的沸沸點(diǎn)點(diǎn)定為定為212212F F，在，在3221232212的間隔內(nèi)均分的間隔內(nèi)均分180180等分，等分，這樣，參考點(diǎn)就有了較為準(zhǔn)確的客觀依據(jù)。這就這樣，參考點(diǎn)就有了較為準(zhǔn)確的客觀依據(jù)。這就是現(xiàn)在仍在許多國(guó)家使用的是現(xiàn)在仍在許多國(guó)家使用的華氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)，華氏溫標(biāo)，華氏溫標(biāo)確定之后，就有了華氏溫度確定之后，就有了華氏溫度( (指示數(shù)指示數(shù)) )。