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选修34 温度和温标导学案
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这是一份选修34 温度和温标导学案，共5页。学案主要包含了例3－1，例3－2，例4－1，例4－2，例4－3，例5－1，例5－2，例6－1等内容，欢迎下载使用。
1．平衡态和状态参量
在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。
(1)状态参量
用来描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。反映了系统的特征、性质。
(2)平衡态
系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统达到了平衡态。
(3)非平衡态
系统宏观性质随时间变化而变化，这种情况下就说系统处于非平衡态。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(谈重点)))) 平衡态 ①系统各部分的参量并不相同，而且可能正在变化，然而在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内的各部分的状态参量会达到稳定，即达到平衡态。
②把不同压强、不同温度的气体混合在同一个容器中，如果容器和外界没有能量的交换，经过一段时间后，容器内各点的温度、压强就会变得一样，即达到平衡态。
【例1】 表示系统存在状态的各物理量中温度不断发生变化就说系统处于平衡态，对吗？
解析：描述系统存在的任何一状态参量发生变化，系统都处于非平衡态，温度是描述系统存在的其中一个物理量，温度发生变化，说明系统不处于平衡态，所以这种说法不对。描述系统状态的热学参量有多个，其中任何一个发生变化，系统就不处于平衡态。
答案：见解析
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(释疑点)))) 热学、力学中的平衡 描述系统状态的热学参量有多个，其中一个发生变化，系统就不再处于平衡态。热学平衡与力学中的受力平衡是不同的概念，力学中的受力平衡研究对象是物体，特点是合力为零；热学中的平衡是系统的一种状态。
2．热平衡与温度
(1)热平衡
两个系统相互接触，它们间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，这两个系统的状态参量不再变化时，此时的状态叫做热平衡状态，我们说这两个系统达到了热平衡。
(2)热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。
(3)对温度的理解
①温度的宏观解释
温度是用来表示物体冷热程度的物理量。通常情况下，冷的物体我们说它的温度低，热的物体我们说它的温度高。温度和热平衡状态有着密切的关系，各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们之间发生了热量的传递。经过一定时间以后，各自原先的平衡状态被破坏，热量从高温系统传递给低温系统，并达到一个共同的稳定状态，即新的热平衡状态，热平衡状态通常简称为热平衡。
②温度的微观解释
物体的温度有高有低，温度仅由系统内部热运动的状态来决定，分子动理论表明，温度越高，分子做无规则运动的程度越剧烈。物体的温度这一宏观现象所反映出的微观本质是：做热运动的分子具有质量、速度，同时也具有动能。
【例2】 下列说法正确的是( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．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
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
解析：根据热平衡条件知，温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量。两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同温度，A错误，C正确；根据热平衡定律知，当两个系统分别和第三个系统达到热平衡，这两个系统必定处于热平衡，这是温度计的测温原理，B、D正确。
答案：BCD
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(点技巧)))) 热平衡 掌握热平衡条件和热平衡定律的内容是正确解答热平衡问题的前提。温度是决定两个系统是否达到热平衡的唯一物理量。
3．温度计与温标
(1)温度计——测量温度的工具。
家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计等等。
(2)温度计的制作原理：利用测量物体与被测物体的热平衡。
①水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质来测量物体温度的；
②金属电阻温度计是根据金属的电阻随温度的变化来测量温度的；
③气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的；
④热电偶温度计是根据不同导体因温度差产生的电动势大小来测量温度的。
(3)温标
热温度的数值表示法叫做温标。
摄氏温标t：单位℃。在一个标准大气压下，水的凝固点为0 ℃，沸点为100 ℃，之间分成100等份，每份就是1 ℃。用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度；
热力学温标T：单位K，把－273.15 ℃作为0 K，温度变化1 K即变化1 ℃，在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(释疑点)))) 热力学温标的零值 低温的极限，永远达不到。
【例3－1】 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压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，如图所示。已知甲图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有( )
双金属温度计
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
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
C．由甲图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由乙图可知，双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
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的弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B两项是正确的。图甲中，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，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确。图乙中，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，D选项是错误的。固态或液态物质的热膨胀体积较小，往往采取一些巧妙方法将其放大，本例中的双金属片就具有这种作用。实验室常用的液体温度计液泡上方的细空心玻璃管也具有这种作用。
答案：ABC
【例3－2】 下列关于热力学温标说法不正确的是( )
A．热力学温度的0 K是－273.15 ℃，叫做绝对零度
B．热力学温度的每一度的大小和摄氏温度的每一度大小是相同的
C．绝对零度是低温的极限，永远达不到
D．1 ℃等于1 K
解析：热力学温度和摄氏温度的每一度大小是相同的，两种温度的区别在于它们的零值规定不同，所以A、B、C均正确；根据T＝t＋273.15 K知，1 ℃为274.15 K，所以D不正确。
答案：D
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(点技巧)))) 热力学温度T与摄氏温度t之间的关系
T＝t＋273.15 K中，等式仅反应数值关系，单位不同。就一个分度来说，Δt＝ΔT；对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值的选取不同。
4．热平衡法测物体的温度
平衡态和热平衡属于热学中的基本概念，温度是判断是否达到热平衡的依据，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
若两个系统只发生热交换而未发生其他变化，热总是由高温系统流向低温系统。当二者的温度相等时即达热平衡。
两物体热平衡或两个热力学系统热平衡，意义为：
(1)热平衡时两系统温度相等；
(2)热平衡只是宏观的平衡概念，ΔQ＝0；但是，微观上仍然有热交流；
(3)热平衡是状态量，不涉及过程的建立，也不排除微观过程的正在进行。
温度不同的两个或几个系统之间发生热量的传递，直到系统的温度相等。在热量交换过程中，遵从能的转化和守恒定律。从高温物体向低温物体传递的热量，实际上就是内能的转移，高温物体内能的减少量就等于低温物体内能的增加量。
其平衡方程式为：
Q放＝Q吸
此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。
系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程。而吸热则一般是由于温度升高、熔化及汽化过程而引起的。
温度计的示数在任何时候都能准确表示物体的温度吗？
注意：采用平衡法测量只有待测物体不与周围其他物体发生热交换时，用温度计测得的温度才是准确的。
【例4－1】 下列说法正确的是( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．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
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
解析：热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确。
答案：BCD
【例4－2】 有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时间后分开，再将乙和丙接触一段时间后分开，假设只有在它们相互接触时有热传递，不接触时与外界没有热传递，则( )
A．甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B．只有乙、丙达到了平衡态，甲没达到平衡态
C．乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D．乙、丙两物体达到了热平衡
解析：乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，它们中各处的宏观性质将不随时间而变化且具有确定的状态，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A选项正确，B选项错；甲和乙接触一段时间分开后，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙、丙两物体达到了热平衡。
答案：AD
【例4－3】 严冬，湖面上结了厚厚的冰，但下面的鱼儿仍在游动。为了测出冰下面的水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的方法是( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数
D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数
解析：要测量冰下水的温度必须使温度计与冰下的水达到热平衡时再读出温度计的示数，隔着冰没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡态下的温度，所以A做法不正确，C做法正确，D的做法不正确，B的做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后再用温度计测时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了。
答案：C
5．热力学温度与摄氏温度的比较
即：摄氏温标的1 ℃的分格与热力学温标的1 K的分格是等价的，摄氏温度升高10 ℃与热力学温度升高10 K是一回事，而不能说升高了283 K。
6．温度计的工作原理和不准确温度计的使用
根据使用目的不同，已设计制造出多种温度计。其设计的依据有：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象；在定容条件下，气体(或蒸气)的压强因温度不同而变化；热电效应的作用；电阻随温度的变化而变化；热辐射的影响等。
一般说来，一切物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可用来制成温度计。
所谓不准确温度计即是指温度计的刻度是均匀的，但读数不准，它的0 ℃刻度和100 ℃的刻度与标准温度计不符，但由于它的刻度是均匀的，用标准温度计校准后，也能测出物体的温度，只不过读数要与实际温度进行换算，才能得出实际的准确温度。
比如有一刻度均匀但不准确的温度计，在标准大气压下，放在冰水混合物中的示数是t1，沸水中的示数是t2，在某一液体中的示数为t，则根据摄氏温度的规定：一标准大气压下，冰水混合物的温度是0 ℃，沸水的温度是100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间分成100等份，每一等份就是1 ℃。因此该温度计每格表示的温度变化为100 ℃/(t2－t1)，当此温度计的示数为t时，表示该液体的温度是t1以上t－t1个等份，所以表示的实际温度应为t实＝100 ℃×(t－t1)/(t2－t1)。
【例5－1】 关于热力学温度，下列说法中正确的是( )
A．－33 ℃＝240.15 K
B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K
C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273 K＋t
解析：本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系。T＝273.15 K＋t，由此可知：－33 ℃＝240.15 K，故A、B选项正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为237 K＋2t，温度升高了t ，故D选项错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误，本题应选A、B。
答案：AB
点评：①熟练应用T＝t＋273.15 K是解决有关摄氏温度与热力学温度换算的基础。
②对于同一个温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值的选取不同。
③由于热力学温度的单位大小等于摄氏温度的1 ℃，在表示温差时，1 K＝1 ℃。
【例5－2】 关于热力学温标的示数：273.15 K和摄氏温标的示数0 ℃，两者的大小关系，下列说法正确的是( )
A．273.15 K＞0 ℃ B．273.15 K＜0 ℃
C．273.15 K＝0 ℃ D．温标不同无法比较
解析：根据热力学温标和摄氏温标的转化关系T＝t＋273.15 K，可以进行两者之间的关系的转化，把它们转化为同一温标后，就可以进行大小比较了，综上所述，C正确。
答案：C
【例6－1】伽利略在1593年，制造了世界上第一支温度计——空气温度计，如图所示一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的糟中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则( )
A．该温度计的测温物质是槽中的液体
B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质制造的
解析：细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错，C、D正确。
答案：CD
【例6－2】 实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃。下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实验温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是( )
A．41 ℃、60 ℃ B．21 ℃、40 ℃
C．35 ℃、56 ℃ D．35 ℃、36 ℃
解析：此温度计每一刻度表示的实际温度为eq \f(100,80－20) ℃＝eq \f(5,3) ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21，对应的实际温度应为21×eq \f(5,3) ℃＝35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计从20 ℃开始上升的格数为60×eq \f(3,5)＝36格，它的示数应为56 ℃，所以选项C正确。
答案：C
摄氏温度
热力学温度
提出者
瑞典物理学家摄尔萨斯、施勒默尔
英国物理学家开尔文
零度的规定
一个标准大气压下冰水混合物的温度
－273.15 ℃
温度名称
摄氏温度
热力学温度
温度符号
t
T
单位名称
摄氏度
开尔文
单位符号
℃
K
关系
①T＝t＋273.15 K，粗略表示：T＝t＋273 K ②ΔT＝Δt
1．平衡态和状态参量
在物理学中，通常把所研究的对象称为系统。
(1)状态参量
用来描述系统状态的物理量，叫做系统的状态参量。反映了系统的特征、性质。
(2)平衡态
系统宏观性质不再随时间变化，这种情况下就说系统达到了平衡态。
(3)非平衡态
系统宏观性质随时间变化而变化，这种情况下就说系统处于非平衡态。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(谈重点)))) 平衡态 ①系统各部分的参量并不相同，而且可能正在变化，然而在没有外界影响的情况下，只要经过足够长的时间，系统内的各部分的状态参量会达到稳定，即达到平衡态。
②把不同压强、不同温度的气体混合在同一个容器中，如果容器和外界没有能量的交换，经过一段时间后，容器内各点的温度、压强就会变得一样，即达到平衡态。
【例1】 表示系统存在状态的各物理量中温度不断发生变化就说系统处于平衡态，对吗？
解析：描述系统存在的任何一状态参量发生变化，系统都处于非平衡态，温度是描述系统存在的其中一个物理量，温度发生变化，说明系统不处于平衡态，所以这种说法不对。描述系统状态的热学参量有多个，其中任何一个发生变化，系统就不处于平衡态。
答案：见解析
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(释疑点)))) 热学、力学中的平衡 描述系统状态的热学参量有多个，其中一个发生变化，系统就不再处于平衡态。热学平衡与力学中的受力平衡是不同的概念，力学中的受力平衡研究对象是物体，特点是合力为零；热学中的平衡是系统的一种状态。
2．热平衡与温度
(1)热平衡
两个系统相互接触，它们间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，这两个系统的状态参量不再变化时，此时的状态叫做热平衡状态，我们说这两个系统达到了热平衡。
(2)热平衡定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统彼此之间也必定处于热平衡。
(3)对温度的理解
①温度的宏观解释
温度是用来表示物体冷热程度的物理量。通常情况下，冷的物体我们说它的温度低，热的物体我们说它的温度高。温度和热平衡状态有着密切的关系，各自处于热平衡状态的两个系统，相互接触时，它们之间发生了热量的传递。经过一定时间以后，各自原先的平衡状态被破坏，热量从高温系统传递给低温系统，并达到一个共同的稳定状态，即新的热平衡状态，热平衡状态通常简称为热平衡。
②温度的微观解释
物体的温度有高有低，温度仅由系统内部热运动的状态来决定，分子动理论表明，温度越高，分子做无规则运动的程度越剧烈。物体的温度这一宏观现象所反映出的微观本质是：做热运动的分子具有质量、速度，同时也具有动能。
【例2】 下列说法正确的是( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．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
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
解析：根据热平衡条件知，温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量。两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同温度，A错误，C正确；根据热平衡定律知，当两个系统分别和第三个系统达到热平衡，这两个系统必定处于热平衡，这是温度计的测温原理，B、D正确。
答案：BCD
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(点技巧)))) 热平衡 掌握热平衡条件和热平衡定律的内容是正确解答热平衡问题的前提。温度是决定两个系统是否达到热平衡的唯一物理量。
3．温度计与温标
(1)温度计——测量温度的工具。
家庭和物理实验室常用温度计是利用水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来制成的。另外，还有金属电阻温度计、压力表式温度计、热电偶温度计、双金属温度计、半导体热敏电阻温度计、磁温度计、声速温度计、频率温度计等等。
(2)温度计的制作原理：利用测量物体与被测物体的热平衡。
①水银温度计是根据水银热胀冷缩的性质来测量物体温度的；
②金属电阻温度计是根据金属的电阻随温度的变化来测量温度的；
③气体温度计是根据气体压强与温度的关系来测量温度的；
④热电偶温度计是根据不同导体因温度差产生的电动势大小来测量温度的。
(3)温标
热温度的数值表示法叫做温标。
摄氏温标t：单位℃。在一个标准大气压下，水的凝固点为0 ℃，沸点为100 ℃，之间分成100等份，每份就是1 ℃。用摄氏温标表示的温度叫做摄氏温度；
热力学温标T：单位K，把－273.15 ℃作为0 K，温度变化1 K即变化1 ℃，在国际单位制中，常采用热力学温标表示的温度，叫热力学温度。
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(释疑点)))) 热力学温标的零值 低温的极限，永远达不到。
【例3－1】 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压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，如图所示。已知甲图中双金属片被加热时，其弯曲程度会增大，则下列各种相关叙述中正确的有( )
双金属温度计
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
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
C．由甲图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数
D．由乙图可知，双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
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的弯曲程度随温度变化的原理来工作的，A、B两项是正确的。图甲中，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，即铜的热膨胀系数较大，C选项正确。图乙中，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，D选项是错误的。固态或液态物质的热膨胀体积较小，往往采取一些巧妙方法将其放大，本例中的双金属片就具有这种作用。实验室常用的液体温度计液泡上方的细空心玻璃管也具有这种作用。
答案：ABC
【例3－2】 下列关于热力学温标说法不正确的是( )
A．热力学温度的0 K是－273.15 ℃，叫做绝对零度
B．热力学温度的每一度的大小和摄氏温度的每一度大小是相同的
C．绝对零度是低温的极限，永远达不到
D．1 ℃等于1 K
解析：热力学温度和摄氏温度的每一度大小是相同的，两种温度的区别在于它们的零值规定不同，所以A、B、C均正确；根据T＝t＋273.15 K知，1 ℃为274.15 K，所以D不正确。
答案：D
eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\(\s\up7(),\s\d5(点技巧)))) 热力学温度T与摄氏温度t之间的关系
T＝t＋273.15 K中，等式仅反应数值关系，单位不同。就一个分度来说，Δt＝ΔT；对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值的选取不同。
4．热平衡法测物体的温度
平衡态和热平衡属于热学中的基本概念，温度是判断是否达到热平衡的依据，一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
若两个系统只发生热交换而未发生其他变化，热总是由高温系统流向低温系统。当二者的温度相等时即达热平衡。
两物体热平衡或两个热力学系统热平衡，意义为：
(1)热平衡时两系统温度相等；
(2)热平衡只是宏观的平衡概念，ΔQ＝0；但是，微观上仍然有热交流；
(3)热平衡是状态量，不涉及过程的建立，也不排除微观过程的正在进行。
温度不同的两个或几个系统之间发生热量的传递，直到系统的温度相等。在热量交换过程中，遵从能的转化和守恒定律。从高温物体向低温物体传递的热量，实际上就是内能的转移，高温物体内能的减少量就等于低温物体内能的增加量。
其平衡方程式为：
Q放＝Q吸
此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。
系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程。而吸热则一般是由于温度升高、熔化及汽化过程而引起的。
温度计的示数在任何时候都能准确表示物体的温度吗？
注意：采用平衡法测量只有待测物体不与周围其他物体发生热交换时，用温度计测得的温度才是准确的。
【例4－1】 下列说法正确的是( )
A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量
B．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
C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的唯一物理量
D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理
解析：热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，若物体与A处于热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度便等于B的温度，这也是温度计用来测量温度的基本原理，故B、D项也正确。
答案：BCD
【例4－2】 有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触一段时间后分开，再将乙和丙接触一段时间后分开，假设只有在它们相互接触时有热传递，不接触时与外界没有热传递，则( )
A．甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态
B．只有乙、丙达到了平衡态，甲没达到平衡态
C．乙、丙两物体都和甲达到了热平衡
D．乙、丙两物体达到了热平衡
解析：乙和丙分开后，甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，它们中各处的宏观性质将不随时间而变化且具有确定的状态，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A选项正确，B选项错；甲和乙接触一段时间分开后，甲和乙达到了热平衡，但乙和丙接触一段时间后，乙的温度又发生了变化，甲和乙的热平衡被破坏，乙、丙两物体达到了热平衡。
答案：AD
【例4－3】 严冬，湖面上结了厚厚的冰，但下面的鱼儿仍在游动。为了测出冰下面的水的温度，徐强同学在冰上打了一个洞，拿来一支实验室温度计，用下列四种方法测水温，正确的方法是( )
A．用线将温度计拴牢从洞中放入水里，待较长时间后从水中提出，读出示数
B．取一塑料饮水瓶，将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满瓶后取出，再用温度计测瓶中水的温度
C．取一塑料饮水瓶，将温度计悬吊在瓶中，再将瓶拴住从洞中放入水里，水灌满后待较长时间，然后将瓶提出，立即从瓶外观察温度计的示数
D．手拿温度计，从洞中将温度计插入水中，待较长时间后取出立即读出示数
解析：要测量冰下水的温度必须使温度计与冰下的水达到热平衡时再读出温度计的示数，隔着冰没法直接读数，把温度计取出来，显示的又不是原热平衡态下的温度，所以A做法不正确，C做法正确，D的做法不正确，B的做法也失去了原来的热平衡，水瓶提出后再用温度计测时，周围空气也参与了热交换，测出的温度不再是冰下水的温度了。
答案：C
5．热力学温度与摄氏温度的比较
即：摄氏温标的1 ℃的分格与热力学温标的1 K的分格是等价的，摄氏温度升高10 ℃与热力学温度升高10 K是一回事，而不能说升高了283 K。
6．温度计的工作原理和不准确温度计的使用
根据使用目的不同，已设计制造出多种温度计。其设计的依据有：利用固体、液体、气体受温度的影响而热胀冷缩的现象；在定容条件下，气体(或蒸气)的压强因温度不同而变化；热电效应的作用；电阻随温度的变化而变化；热辐射的影响等。
一般说来，一切物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变化，都可用来制成温度计。
所谓不准确温度计即是指温度计的刻度是均匀的，但读数不准，它的0 ℃刻度和100 ℃的刻度与标准温度计不符，但由于它的刻度是均匀的，用标准温度计校准后，也能测出物体的温度，只不过读数要与实际温度进行换算，才能得出实际的准确温度。
比如有一刻度均匀但不准确的温度计，在标准大气压下，放在冰水混合物中的示数是t1，沸水中的示数是t2，在某一液体中的示数为t，则根据摄氏温度的规定：一标准大气压下，冰水混合物的温度是0 ℃，沸水的温度是100 ℃，在0 ℃和100 ℃之间分成100等份，每一等份就是1 ℃。因此该温度计每格表示的温度变化为100 ℃/(t2－t1)，当此温度计的示数为t时，表示该液体的温度是t1以上t－t1个等份，所以表示的实际温度应为t实＝100 ℃×(t－t1)/(t2－t1)。
【例5－1】 关于热力学温度，下列说法中正确的是( )
A．－33 ℃＝240.15 K
B．温度变化1 ℃，也就是温度变化1 K
C．摄氏温度与热力学温度都可能取负值
D．温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273 K＋t
解析：本题主要考查热力学温度与摄氏温度的关系。T＝273.15 K＋t，由此可知：－33 ℃＝240.15 K，故A、B选项正确；D中初态热力学温度为273 K＋t，末态为237 K＋2t，温度升高了t ，故D选项错误；因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误，本题应选A、B。
答案：AB
点评：①熟练应用T＝t＋273.15 K是解决有关摄氏温度与热力学温度换算的基础。
②对于同一个温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值的选取不同。
③由于热力学温度的单位大小等于摄氏温度的1 ℃，在表示温差时，1 K＝1 ℃。
【例5－2】 关于热力学温标的示数：273.15 K和摄氏温标的示数0 ℃，两者的大小关系，下列说法正确的是( )
A．273.15 K＞0 ℃ B．273.15 K＜0 ℃
C．273.15 K＝0 ℃ D．温标不同无法比较
解析：根据热力学温标和摄氏温标的转化关系T＝t＋273.15 K，可以进行两者之间的关系的转化，把它们转化为同一温标后，就可以进行大小比较了，综上所述，C正确。
答案：C
【例6－1】伽利略在1593年，制造了世界上第一支温度计——空气温度计，如图所示一个细长颈的球形瓶倒插在装有红色液体的糟中，细管中的液面清晰可见，如果不考虑外界大气压的变化，就能根据液面的变化测出温度的变化，则( )
A．该温度计的测温物质是槽中的液体
B．该温度计的测温物质是细管中的红色液体
C．该温度计的测温物质是球形瓶中的空气
D．该温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质制造的
解析：细管中的红色液体是用来显示球形瓶中空气的体积随温度变化情况的，测温物质是球形瓶中封闭的空气，该温度计是利用空气的热胀冷缩的性质制造的，故A、B错，C、D正确。
答案：CD
【例6－2】 实验室有一支读数不准确的温度计，在测冰水混合物的温度时，其读数为20 ℃；在测一标准大气压下沸水的温度时，其读数为80 ℃。下面分别是温度计示数为41 ℃时对应的实验温度和实际温度为60 ℃时温度计的示数，其中正确的是( )
A．41 ℃、60 ℃ B．21 ℃、40 ℃
C．35 ℃、56 ℃ D．35 ℃、36 ℃
解析：此温度计每一刻度表示的实际温度为eq \f(100,80－20) ℃＝eq \f(5,3) ℃，当它的示数为41 ℃时，它上升的格数为41－20＝21，对应的实际温度应为21×eq \f(5,3) ℃＝35 ℃；同理，当实际温度为60 ℃时，此温度计从20 ℃开始上升的格数为60×eq \f(3,5)＝36格，它的示数应为56 ℃，所以选项C正确。
答案：C
摄氏温度
热力学温度
提出者
瑞典物理学家摄尔萨斯、施勒默尔
英国物理学家开尔文
零度的规定
一个标准大气压下冰水混合物的温度
－273.15 ℃
温度名称
摄氏温度
热力学温度
温度符号
t
T
单位名称
摄氏度
开尔文
单位符号
℃
K
关系
①T＝t＋273.15 K，粗略表示：T＝t＋273 K ②ΔT＝Δt
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