7.4温度和温标温度和温标在武汉爆发的肺炎疫情期间是这样快速测体温的。而我们平时去医院看病，却是这样的。为什么？为什么？一、状态参量与平衡态一、状态参量与平衡态n系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界。1、在物理学中所研究的对象，称为系统。热力学研究的对象热力学系统运动学研究的对象运动学系统牛顿力学系统牛顿力学研究的对象系统系统 如果我们研究一箱气体的热学性质，这箱气体是由大量分子组成的个研究对象。气体就是系统箱子就是外界例如，用酒精灯加热容器中的气体，把气体作为研究对象。容器和酒精灯就是外界2、状态参量：表示系统某种性质的物理量。描述机械运动的状态用坐标和速度运动学参量系统间力的作用用压强P力学参量几何参量确定空间范围用体积V状态参量状态参量确定系统冷热程度用温度T热学参量速度为速度为10m/s10m/s容积为容积为100L100L温度为温度为2020o oC C守株待兔，兔子动不了，就可以抓了这个数据是多少？ 所以要定量地描述系统的状态往往很难，因为有时系统的参量会随时间变化。3、平衡态： 对于一个封闭的系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定，都不再随时间变化。 举例说，把不同压强、不同温度的两箱气体注入同一个容器，压强大的气体会向压强较小的一方流动，温度高的气体会向温度低的一方传热。但是如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内各点的压强和温度就都不再变化。0oC2atm5atm60oC绝热绝热 当系统处于平衡态时，由于系统所有性质都不随时间变化，我们就能比较容易地描述这些性质。在中学阶段，我们主要处理平衡态的间题。 平衡态是一种理想状况，无论怎样系统都不可能完全不受外界环境的影响。 在初中的实验中，当热水中的温度计的读数不再升高的时候，大家就会自然地认为此时温度计的温度就是热水的温度。 然而，现在要问的是：我们凭什么说这个时候温度计的温度就是热水的温度?百米赛跑的时，说位移就是路程二、热平衡与温度二、热平衡与温度温度计力的液体作为一个气体就是系统水作为一个系统两个系统都到达平衡态了，因为状态参量温度不在升高。1、热平衡： 两个系统发生热传递，最后它们的状态参量不再变化，达到相对稳定状态，也就说明他们已经具有了某种共同的性质，这时候我们就说它们达到了热平衡状态。平衡态指的是一个系统的状态。热平衡指的是两个系统之间的关系。水银温度不再升高，这个系统达到平衡态。水的温度不再升高，这个系统达到平衡态。它们的温度不在升高，这两个系统达到热平衡。先达到平衡态，才有热平衡。 即两个系统要达到热平衡，那么各个系统必须分别先达到平衡态。 两个系统达到热平衡后再把它们分开，如果分开后它们都不受外界影响，再把它们重新接触，它们的状态不会发生新的变化。因此，热平衡的概念也适用于原来没有发生过作用的系统。 如果两个系统接触后状态不会发生变化，我们就说他们原来处于热平衡状态。甲甲甲甲T T甲甲甲甲乙乙乙乙T T乙乙乙乙甲甲甲甲T T甲甲甲甲乙乙乙乙T T乙乙乙乙T甲=T乙T甲=T乙若系统A，C达到热平衡若系统B，C达到热平衡则A和B也是处于热平衡 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平衡。2、热平衡定律： 如果温度计和A处于热平衡，同时和B处于热平衡，那么根据热平衡定律，A和B的温度相等，因此这就是温度计能够测量温度的基本原理。HH2 2OO力学平衡具有一种相同的力学性质压强压强甲甲甲甲乙乙乙乙+-静电平衡具有一种相同的电学性质电势电势k10oC50oC热平衡具有一种相同的热学性质温度温度3、温度： 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，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度” 初中物理中，我们把温度看做物体冷热程度的标志，尽管这运种认识比较肤浅，但它与我们这里对温度的定义是一致的。设想两个冷热不同的物体相互接触后，过一段时间当它们达到平衡时，两个物体不就是“冷热相同”吗!10100 0C C50500 0C C30300 0C C三、温度计和温标三、温度计和温标1、温标：定量地描述温度的方法。建立一种温标的三要素：选择测温物质确定测温属性选定温度零点和分度方法 在确定温标之前我们要选择一种测温的物质，根据这种物质的某种特性，制造了温度计。2、温度计：就是测量温度的工具，常用的是液体温度计。细管玻璃泡液体玻管水银温度计水银的热膨胀电阻温度计金属电阻随温度变化气体温度计气体压强随温度变化测温物质属性与温度呈线性关系。电偶温度计电势差随温度变化选定温度零点和分度方法把冰水混合物的温度规定为0。冰水混合物0100沸腾的水把通常情况下，纯水的沸腾温度规定为100。并据此把玻璃管上0刻度与100刻度之间均匀分成100等份，每份算做1。3、摄氏温标（摄氏温度）：单位用来表示例如，人的正常体温（口腔温）是“37”，读作“37摄氏度”；北京一月份的平均气温是“-4.7”，读作“零下4.7摄氏度”或“负4.7摄氏度”。4、华氏温标 华氏温标在欧美使用非常普遍，摄氏温标在亚洲使用较多，科学研究中多使用热力学温标。 现代科学中用的最多的是热力学温标，热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用T表示，单位是开尔文，简称开，符号K。5、热力学温标（绝对温标）：单位用k来表示T = t + 273.15K开氏温度T与摄氏温度t的关系是：下列关于热力学温度的说法中，正确的是( ) A、热力学温度的零点是273.15 B、-1360C比136K温度高 C、0oC等于273.15K D、1就是1KABC一、形形色色的温度计一、形形色色的温度计 固体温度升高时也会膨。把线膨胀程度不同的两种金属片压合在一起，温度变化时，双金属片的弯曲程度会发生变化，带动指针偏转，指示温度。这就是“双金属温度计”。 自从你利略制造了第一个温度计以后，温度就不再是一个主观感觉，而成了一个客观的物理量。至今，形形色色的温度计已经应用在各种场合。科学漫步科学漫步 工业上广泛使用的“热电偶温度计”就是根据温差电现象制作的。这种温度计的测温探头，实际上就是两根金属丝相连接的一个焊点。二、测温物质引出的问题二、测温物质引出的问题 这种规定会引出一些问题，如果规定了水银温度计中水银的体积与温度之间具有线性关系，那么用以测量温度的其他物质的属性就未必与温度构成线性关系。因此，使用不同的测温物质制作的强度计测量同一状态的温度时，难免发生偏差。 为了解决这一问题，人们试图寻找一种与具体的测温物质无关的温标。1848年英国物理学家开冬文提出的热力学温标就是这样一种温标。至为什么热力学温标不依模于测温物质，它的零点是怎样确定的，在中学阶段就不做深入讨论了 细心的同学可能已经注意到，上面谈到早期的摄氏温标时说，我们“规定”温度与细管中水柱高度的关系是线性关系，准道一种物质的膨脈规律是人为“规定”的吗?当然不是。不过谈到物理规律时总要有个前提，即规律所涉及的物理量是可以测量的，而我们刚刚通过系统间热平衡的关系定义了温度的概念，还没有测量温度的方法，因此这里关于水银膨胀规律所说的规定，实际上是在观察事实基础上的一种假设问题与练习解答：问题与练习解答：1、“在测定某金属块的比热容时，先把质量已知的金属块放在沸水中加热。经过一段时间后把它迅速放入质量已知、温度已知的水中，并用温度计测量水的温度。当水温不再上升时，这就是金属块与水的共同温度。根据实验数据就可以计算金属块的比热容。 以上这我叙述中，哪个地方涉及了“平衡态”和“热平衡”的概念?金属块放入质量已知、温度已知的水中，并用温度计测水温，当水温不再升高，这时金属块系统、水系统和温度计系统温度相同，分别处于平衡态，这三个系统两两之间也达到了热平衡。解：解： 金属块未放入沸水前，它们分别处于平衡态；金属块放在沸水中，经过一段时间后，这时金属块系统和沸水系统温度相同，分别处于平衡态，这两个系统之间也达到了热平衡；2、天气预業地目的最高气温是27，它是多少开尔文?进行低温物理的研究时热力学温度是2.5K，它是多少摄氏度?解：解：（1）已知t=27带入T = t + 273.15T=27+273.15=300.15K （2）已知T=2.5K带入 T = t + 273.152.5 = t + 273.15 t= -270.65oC3、已知某物理量X与热力学温度T成正比，请把这个关系用等式表示出来。现在用摄氏温度t来表示温度，这个关系式又该怎样写?分别画出X一T图象和X-t图象的草图。用摄氏温度表示为：X=k（273.15+t）。解：解：X=kT4、图甲表示某全属丝的电阻R随摄氏温度变化的情况。把这段全属丝与电池、电流表联起来(图乙)，用这段金属丝做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到一个最简单的电阻温度计。请判断:如果电池的电动势和内阻都是不变的，电流表上代表t1，t2的两点，哪个应标在电流比较大的刻度上。解：解：课堂小结一、状态参量与平衡态n系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界。1、在物理学中所研究的对象，称为系统。2、状态参量：表示系统某种性质的物理量。3、平衡态： 对于一个封闭的系统，在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内各部分的状态参量能够达到稳定，都不再随时间变化。 平衡态是一种理想状况，无论怎样系统都不可能完全不受外界环境的影响。二、热平衡与温度 两个系统发生热传递，最后它们的状态参量不再变化，达到相对稳定状态，也就说明他们已经具有了某种共同的性质，这时候我们就说它们达到了热平衡状态。1、热平衡：平衡态指的是一个系统的状态。热平衡指的是两个系统之间的关系。先达到平衡态，才有热平衡。即两个系统要达到热平衡，那么各个系统必须分别达到平衡态。 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平衡。2、热平衡定律：3、温度： 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，它的特征就是“一切达到热平衡的系统都具有相同的温度” 初中物理中，我们把温度看做物体冷热程度。三、温度计和温标1、温标：定量地描述温度的方法。选择测温物质确定测温属性选定温度零点和分度方法2、温度计：就是测量温度的工具，常用的是液体温度计。3、摄氏温标（摄氏温度）：单位用来表示4、华氏温标5、热力学温标（绝对温标）：单位用k来表示T = t + 273.15K开氏温度T与摄氏温度t的关系是：