（課改地區(qū)專用）2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 1.1.4 溫度和溫標學(xué)案.doc

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1.1.4　溫度和溫標 學(xué)習(xí)目標 核心提煉 1.知道平衡態(tài)、熱平衡的定義。 3個概念——平衡態(tài)、熱平衡、溫度 1個定律——熱平衡定律 1個關(guān)系——攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的關(guān)系 2.明確溫度的定義及判斷系統(tǒng)處于熱平衡的條件。 3.能區(qū)分攝氏溫度與熱力學(xué)溫度，記住它們之間的關(guān)系。 一、狀態(tài)參量與平衡態(tài) 1.熱力學(xué)系統(tǒng)和外界 (1)熱力學(xué)系統(tǒng)：由大量分子組成的研究對象叫做熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。 (2)外界：系統(tǒng)之外與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體統(tǒng)稱外界。 2.狀態(tài)參量：用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。常用的狀態(tài)參量有體積V、壓強p、溫度T等。 3.平衡態(tài)：在沒有外界影響的情況下，系統(tǒng)所有性質(zhì)都不隨時間而變化的穩(wěn)定狀態(tài)。 思維拓展 　平衡態(tài)與穩(wěn)定狀態(tài)有什么區(qū)別？試舉例說明。 答案　(1)相同點：平衡態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)的狀態(tài)參量都不隨時間發(fā)生變化。 (2)不同點：二者最主要的區(qū)別是受不受外界的影響，如不受外界的影響系統(tǒng)的狀態(tài)參量不變?yōu)槠胶鈶B(tài)，反之為穩(wěn)定狀態(tài)。 (3)實例：如教室內(nèi)的空氣，不開空調(diào)空氣的溫度不變是平衡態(tài)，而打開空調(diào)，雖然溫度不變化，但由于存在外界的影響，是穩(wěn)定狀態(tài)。 二、熱平衡與溫度 1.熱平衡：兩個相互接觸的熱力學(xué)系統(tǒng)，最后系統(tǒng)的狀態(tài)參量都不再改變，這時兩個系統(tǒng)具有“共同性質(zhì)”，我們就說這兩個系統(tǒng)達到了熱平衡。 2.熱平衡定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)彼此之間也必定處于熱平衡。 3.溫度：熱平衡中具有的“共同熱學(xué)性質(zhì)”叫做溫度。這就是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理。 思考判斷 (1)兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們一定具有相同的熱量。() (2)熱平衡就是平衡態(tài)。() (3)熱平衡時，兩系統(tǒng)的溫度相同，壓強、體積也一定相同。() 三、溫度計與溫標 1.溫度計 溫度計是用來測量物體(系統(tǒng))溫度的儀器，溫度計的種類很多，常見的有水銀溫度計、金屬電阻溫度計、氣體溫度計、熱電偶溫度計等。 2.常見溫度計的測溫原理 名稱 測溫原理 水銀溫度計 根據(jù)水銀的熱脹冷縮性質(zhì)來測量溫度 金屬電阻溫度計 根據(jù)金屬鉑的電阻隨溫度的變化來測量溫度 氣體溫度計 根據(jù)氣體壓強隨溫度的變化來測量溫度 熱電偶溫度計 根據(jù)不同導(dǎo)體因溫差產(chǎn)生電動勢的大小不同來測量溫度 3.溫標 (1)定義：定量描述溫度的方法叫溫標。 (2)攝氏溫標 ①攝氏溫標是日常生活中常用的表示溫度的方法，符號為t，單位是攝氏度(℃)。 ②規(guī)定：標準大氣壓下，冰的熔點為0__℃，水的沸點為100__℃。 選定測溫物質(zhì)和測溫特性以后(如水銀溫度計，規(guī)定細管中水銀柱高度與溫度的關(guān)系是線性關(guān)系)，把玻璃管上0 ℃刻度和100 ℃刻度之間的均勻分成100等份，每一等份算做1 ℃。 (3)熱力學(xué)溫標 ①現(xiàn)代科學(xué)中常用的表示溫度的方法是熱力學(xué)溫標，符號為T，單位是開爾文，簡稱“開”(K)。 ②規(guī)定攝氏溫度的－273.15__℃為0 K，表示溫度差時，相差1 K等于相差1 ℃。 (4)攝氏溫度與熱力學(xué)溫度之間的關(guān)系：T＝t＋273.15__K。 思考判斷 (1)溫度計測溫原理就是熱平衡定律。(√) (2)溫度與溫標是一回事。() (3)1 K就是1 ℃。() (4)攝氏溫度升高1 ℃，在熱力學(xué)溫標中溫度升高274.15 K。() 　對平衡態(tài)與熱平衡的理解 [要點歸納]　 1.正確理解平衡態(tài) (1)熱力學(xué)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地做無規(guī)則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化。 (2)平衡態(tài)是一種理想狀態(tài)，因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。 2.對熱平衡的理解 兩個系統(tǒng)達到熱平衡后再把它們分開，如果分開后它們都不受外界影響，再把它們重新接觸，它們的狀態(tài)不會發(fā)生新的變化。因此，熱平衡概念也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。因此可以說，只要兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，我們就說這兩個系統(tǒng)原來是處于熱平衡的。 3.平衡態(tài)與熱平衡的區(qū)別 (1)平衡態(tài)是對某一系統(tǒng)而言的，是系統(tǒng)的狀態(tài)；熱平衡是對兩個接觸的系統(tǒng)之間的關(guān)系而言的。 (2)分別處于平衡態(tài)的兩個系統(tǒng)在相互接觸時，它們的狀態(tài)可能會發(fā)生變化，直到溫度相同時，兩個系統(tǒng)便達到了熱平衡。達到熱平衡的兩個系統(tǒng)都處于平衡態(tài)。 [精典示例] [例1] (多選)關(guān)于平衡態(tài)和熱平衡，下列說法中正確的有(　　) A.只要溫度不變且處處相等，系統(tǒng)就一定處于平衡態(tài) B.兩個系統(tǒng)在接觸時它們的狀態(tài)不發(fā)生變化，這兩個系統(tǒng)原來的溫度是相等的 C.熱平衡就是平衡態(tài) D.處于熱平衡的兩個系統(tǒng)的溫度一定相等 解析　一般來說，描述系統(tǒng)的狀態(tài)參量不止一個，根據(jù)平衡態(tài)的定義可以確定A錯誤；根據(jù)熱平衡的定義可知B和D正確；平衡態(tài)是針對某一系統(tǒng)而言的，熱平衡是兩個系統(tǒng)相互影響的最終結(jié)果，可見C錯誤。 答案　BD 解決平衡態(tài)問題應(yīng)注意的三個方面 (1)平衡態(tài)與熱平衡不同，平衡態(tài)指的是一個系統(tǒng)內(nèi)部達到的一種動態(tài)平衡。 (2)達到平衡態(tài)必須要經(jīng)過較長一段時間，直到系統(tǒng)內(nèi)所有性質(zhì)都不隨時間變化為止。 (3)處于平衡態(tài)的系統(tǒng)與外界沒有能量的交換。 [針對訓(xùn)練1] (多選)有甲、乙、丙三個溫度不同的物體，將甲和乙接觸一段時間后分開，再將乙和丙接觸一段時間后分開，假設(shè)只有在它們相互接觸時有熱傳遞，不接觸時與外界沒有熱傳遞，則(　　) A.甲、乙、丙三個物體都達到了平衡態(tài) B.只有乙、丙達到了平衡態(tài)，甲沒有達到平衡態(tài) C.乙、丙兩物體都和甲達到了熱平衡 D.乙、丙兩物體達到了熱平衡 解析　乙和丙分開后，甲、乙、丙三個物體與外界沒有熱傳遞，所以甲、乙、丙三個物體都達到了平衡態(tài)，A正確，B錯誤；甲和乙接觸一段時間后分開，甲和乙達到了熱平衡，但乙和丙接觸一段時間后，乙的溫度又發(fā)生了變化，甲和乙的熱平衡被破壞，乙和丙兩物體達到了熱平衡，C錯誤，D正確。 答案　AD 　溫度與溫標 [要點歸納]　 1.“溫度”含義的兩種說法 宏觀角度 溫度表示物體的冷熱程度，這樣的定義帶有主觀性，因為冷熱是由人體的感覺器官比較得到的，往往是不準確的 熱平衡角度 溫度的嚴格定義是建立在熱平衡定律基礎(chǔ)上的。熱平衡定律指出，兩個系統(tǒng)相互處于熱平衡時，存在一個數(shù)值相等的物理量，這個物理量就是溫度，這樣的定義更具有科學(xué)性 2.溫度計測量原理：一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度。使溫度計與待測物體接觸，達到熱平衡，其溫度與待測物體的溫度相同。 3.溫標 (1)常見的溫標有攝氏溫標、華氏溫標、熱力學(xué)溫標。 (2)比較攝氏溫標和熱力學(xué)溫標 攝氏溫標 熱力學(xué)溫標 提出者 攝爾修斯和施勒默爾 英國物理學(xué)家 開爾文 零度的規(guī)定 一個標準大氣壓下冰水混合物的溫度 －273.15 ℃ 溫度名稱 攝氏溫度 熱力學(xué)溫度 溫度符號 t T 單位名稱 攝氏度 開爾文 單位符號 ℃ K 關(guān)系 ①T＝t＋273.15 K， 粗略表示：T＝t＋273 K ②1 K的大小與1 ℃的大小相等 [精典示例] [例2] (多選)關(guān)于溫度與溫標，下列說法正確的是(　　) A.用攝氏溫標和熱力學(xué)溫標表示溫度是兩種不同的表示方法 B.攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負值 C.攝氏溫度升高3 ℃，在熱力學(xué)溫標中溫度升高276.15 K D.熱力學(xué)溫度每一開的大小與攝氏溫度每一度的大小相等 解析　溫標是溫度數(shù)值的表示方法，常用的溫標有攝氏溫標和熱力學(xué)溫標，A正確；攝氏溫度可以取負值，但是熱力學(xué)溫度不能取負值，因為熱力學(xué)溫度的零點是低溫的極限，故選項B錯誤；攝氏溫度升高3 ℃，也就是熱力學(xué)溫度升高了3 K，故選項C錯誤；攝氏溫度的每一度與熱力學(xué)溫度的每一開的大小相等，選項D正確。 答案　AD 熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系的理解 (1)T＝t＋273.15 K是解決有關(guān)熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系問題的基礎(chǔ)。 (2)攝氏溫度變化1 ℃與熱力學(xué)溫度變化1 K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋273.15 K。 (3)絕對零度是低溫的極限，只能接近，永遠達不到，故熱力學(xué)溫度不能出現(xiàn)負值，但攝氏溫度可以出現(xiàn)負值。 [針對訓(xùn)練2] (多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是(　　) A.熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的每一度的大小是相同的 B.熱力學(xué)溫度的零度等于－273.15 ℃ C.熱力學(xué)溫度的零度是不可能達到的 D.氣體溫度趨近于絕對零度時，其體積趨近于零 解析　每升高(或降低)1 K等價于升高(或降低)1 ℃，故A正確；熱力學(xué)溫度的0 K是攝氏溫度的－273.15 ℃，因此B正確；熱力學(xué)溫度的零度只能無限接近，卻不可能達到，且趨近于絕對零度時，氣體液化或凝固，但有體積，故C正確，D錯誤。 答案　ABC 1.(平衡態(tài)概念的理解)下列關(guān)于系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)的說法正確的是(　　) A.將一根鐵絲的一端插入100 ℃的水中，另一端插入0 ℃的冰水混合物中，經(jīng)過足夠長的時間，鐵絲處于平衡態(tài) B.兩個溫度不同的物體相互接觸時，這兩個物體組成的系統(tǒng)處于非平衡態(tài) C.0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的環(huán)境中，冰水混合物處于平衡態(tài) D.壓縮密閉容器中的空氣，空氣處于平衡態(tài) 解析　鐵絲受到外界因素影響，不是平衡態(tài)，只是一種穩(wěn)定狀態(tài)，A錯誤；兩物體溫度不同，接觸后高溫物體會向低溫物體傳熱，是非平衡態(tài)，B正確；0 ℃的冰水混合物放入1 ℃的環(huán)境中，周圍環(huán)境會向冰水混合物傳熱，不是平衡態(tài)，C錯誤；壓縮密閉容器中的空氣，要對空氣做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是平衡態(tài)，D錯誤。 答案　B 2.(熱平衡與溫度)(多選)下列說法正確的是(　　) A.用溫度計測量溫度是根據(jù)熱平衡的原理 B.溫度相同的棉花和石頭相接觸，需要經(jīng)過一段時間才能達到熱平衡 C.若a與b、c分別達到熱平衡，則b、c之間也達到了熱平衡 D.兩物體溫度相同，可以說兩物體達到熱平衡 解析　當(dāng)溫度計的液泡與被測物體緊密接觸時，如果兩者的溫度有差異，它們之間就會發(fā)生熱傳遞，高溫物體將向低溫物體傳熱，最終使二者的溫度達到相等，即達到熱平衡，故A、D正確；兩個物體的溫度相同時，不會發(fā)生熱傳遞，故B錯誤；若a與b、c分別達到熱平衡，三者溫度一定相等，所以b、c之間也達到了熱平衡，故C正確。 答案　ACD 3.(熱平衡的理解)(多選)兩個原來處于熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)，分開后，由于受外界的影響，其中一個系統(tǒng)的溫度升高了5 K，另一個系統(tǒng)的溫度升高了5 ℃，則下列說法正確的是(　　) A.兩個系統(tǒng)不再是熱平衡狀態(tài) B.兩個系統(tǒng)此時仍是熱平衡狀態(tài) C.兩個系統(tǒng)的狀態(tài)都發(fā)生了變化 D.兩個系統(tǒng)的狀態(tài)都沒有發(fā)生變化 解析　由于兩個系統(tǒng)原來處于熱平衡狀態(tài)，溫度相同，當(dāng)分別升高5 ℃和5 K后，溫度仍相同，兩個系統(tǒng)仍為熱平衡狀態(tài)，故A錯誤，B正確；由于溫度發(fā)生了變化，系統(tǒng)的狀態(tài)也發(fā)生了變化，故C正確，D錯誤。 答案　BC 4.(溫度和溫標)(多選)下列有關(guān)溫度的說法正確的是(　　) A.用攝氏溫標和熱力學(xué)溫標表示溫度是兩種不同的表示方法 B.用兩種溫標表示溫度的變化時，兩者的數(shù)值相等 C.1 K就是1 ℃ D.當(dāng)溫度變化1 ℃時，也可以說成溫度變化274 K 解析　溫標是用來定量描述溫度的方法，常用的溫標有攝氏溫標和熱力學(xué)溫標，A項正確；兩種溫標表示同一溫度時，數(shù)值不同，但在表示同一溫度變化時，數(shù)值是相同的，B項正確；若物體的溫度升高1 K，也可以說物體的溫度升高1 ℃，但在表示物體的溫度時，物體的溫度為1 K，而不能說成物體的溫度為1 ℃，C、D項錯誤。 答案　AB 基礎(chǔ)過關(guān) 1.(多選)下列系統(tǒng)處于平衡態(tài)的是(　　) A.將一金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間 B.冰水混合物處在0 ℃環(huán)境中 C.突然被壓縮的氣體 D.剛開空調(diào)一會兒教室中的氣體 解析　系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，其狀態(tài)參量穩(wěn)定不變。金屬塊放在沸水中加熱足夠長的時間，冰水混合物在0 ℃環(huán)境中，其溫度、壓強、體積都不再變化，是平衡態(tài)，故A、B正確；突然被壓縮的氣體體積變化，故其不是平衡態(tài)，C錯誤；剛開空調(diào)一會兒教室中的氣體溫度、壓強均要變化，故其不是平衡態(tài)，D錯誤。 答案　AB 2.達到熱平衡的兩個物體，其(　　) A.動能相同 B.體積相同 C.溫度相同 D.熱量相同 解析　達到熱平衡的兩個物體(或系統(tǒng))的溫度一定相同，其他狀態(tài)參量不一定相同，所以C正確。 答案　C 3.(多選)下列說法正確的是(　　) A.兩個系統(tǒng)處于熱平衡時，它們一定具有相同的熱量 B.如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也必定處于熱平衡 C.溫度是決定兩個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的唯一物理量 D.熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理 解析　熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的狀態(tài)參量——溫度，故A項錯誤，C項正確；由熱平衡定律，若物體與A處于熱平衡，它同時也與B達到熱平衡，則A的溫度便等于B的溫度，這也是溫度計用來測量溫度的基本原理，故B、D項正確。 答案　BCD 4.(多選)關(guān)于溫度這一概念理解正確的是(　　) A.溫度是描述物體冷熱程度的狀態(tài)量 B.溫度屬于熱學(xué)參量 C.溫度是決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的物理量 D.只有兩個系統(tǒng)的溫度、體積、壓強均相同，這兩個系統(tǒng)才達到了熱平衡狀態(tài) 解析　溫度是描述物體冷熱程度的狀態(tài)量，屬于熱學(xué)參量，是唯一決定兩系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的物理量，選項A、B、C正確，D錯誤。 答案　ABC 5.(多選)關(guān)于熱力學(xué)溫度和攝氏溫度，以下說法正確的是(　　) A.熱力學(xué)溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位 B.某物體的攝氏溫度為10 ℃，即其熱力學(xué)溫度為10 K C.0 ℃可用熱力學(xué)溫度粗略地表示為273 K D.熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的溫標不同，兩者表示的溫度無法比較 答案　AC 6.(多選)下列關(guān)于熱力學(xué)溫度的說法中正確的是(　　) A.－33 ℃＝240 K B.溫度變化1 ℃，也就是溫度變化1 K C.攝氏溫度與熱力學(xué)溫度都可能取負值 D.溫度由t ℃升至2t ℃，對應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了t＋273 K 解析　熱力學(xué)溫度與攝氏溫度的關(guān)系為T＝t＋273 K，由此可知：T＝(－33＋273) K＝240 K，故選項A、B正確；D中初態(tài)熱力學(xué)溫度為t＋273 K，末態(tài)為2t＋273 K，溫度升高了t K，故選項D錯誤；對于攝氏溫度可取負值的范圍為0～－273 ℃，因絕對零度達不到，故熱力學(xué)溫度不可能取負值，故選項C錯誤。 答案　AB 能力提升 7.(多選)關(guān)于熱平衡，下列說法正確的是(　　) A.系統(tǒng)甲與系統(tǒng)乙達到熱平衡就是它們的溫度達到相同的狀態(tài) B.標準狀況下，冰水混合物與0℃的水未達到熱平衡 C.量體溫時溫度計需和身體接觸十分鐘左右是為了讓溫度計跟身體達到熱平衡 D.冷熱程度相同的兩系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài) 解析　兩系統(tǒng)達到熱平衡時的標志著它們的溫度相同，或者說它們的冷熱程度相同，所以A、C、D正確，B錯誤。 答案　ACD 8. (多選)伽利略在1593年制造了世界上第一個溫度計——空氣溫度計，如圖1所示，一個細長頸的球形瓶倒插在裝有紅色液體的槽中，細管中的液面清晰可見，如果不考慮外界大氣壓的變化，就能根據(jù)液面的變化測出溫度的變化，則(　　) 圖1 A.該溫度計的測溫物質(zhì)是槽中的液體 B.該溫度計的測溫物質(zhì)是細管中的紅色液體 C.該溫度計的測溫物質(zhì)是球形瓶中的空氣 D.該溫度計是利用測溫物質(zhì)的熱脹冷縮性質(zhì)制造的 解析　細管中的紅色液體是用來顯示球形瓶中空氣的體積隨溫度變化情況的，測溫物質(zhì)是球形瓶中封閉的空氣，該溫度計是利用空氣的熱脹冷縮的性質(zhì)制造的，故A、B錯誤，C、D正確。 答案　CD 9.嚴冬湖面上結(jié)了厚厚的冰，但冰下面魚兒仍在游動。為了測出冰下水的溫度，徐強同學(xué)在冰上打了一個洞，拿來一支實驗室溫度計，用下列四種方法測水溫，正確的做法是(　　) A.用線將溫度計拴牢從洞中放入水里，待較長時間后從水中提出，讀出示數(shù) B.取一塑料飲水瓶，將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后取出，再用溫度計測瓶中水的溫度 C.取一塑料飲水瓶，將溫度計懸掛在瓶中，再將瓶拴住從洞中放入水里，水灌滿瓶后待較長時間，然后將瓶提出，立即從瓶外觀察溫度計的示數(shù) D.手拿溫度計，從洞中將溫度計插入水中，待較長時間后取出立即讀出示數(shù) 解析　要測量冰下水的溫度，必須在溫度計與冰下的水達到熱平衡時，再讀出溫度計的示數(shù)，但是隔著冰又沒法直接讀數(shù)，把溫度計取出來，顯示的又不是原熱平衡狀態(tài)下的溫度，所以A、D的做法不正確，C的做法正確；B的做法也失去了原來的熱平衡，飲水瓶提出后，再用溫度計測，這時，周圍空氣也參與了熱交換，測出的溫度不再是冰下水的溫度。 答案　C 10.(1)水的沸點是________℃＝________ K。 (2)絕對零度是________ ℃＝________ K。 (3)某人體溫是36.5 ℃，也可以說體溫為________ K，此人體溫升高1.5 ℃，也可以說體溫升高________ K。 答案　(1)100　375.15　(2)－273.15　0　(3)309.65