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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 温度和温标当堂达标检测题
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册1 温度和温标当堂达标检测题，共22页。试卷主要包含了新课标要求，科学素养要求，教材研习，名师点睛，互动探究·等内容，欢迎下载使用。
第1节温度和温标
一、新课标要求
1.知道平衡态及系统的状态参量
2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
二、科学素养要求
1.物理观念：知道状态参量、平衡态、热平衡、温度、热力学温度的概念及热平衡定律。
2.科学思维：理解平衡态及热平衡定律，掌握摄氏温标与热力学温标的关系，能进行相关的计算，培养学生分析、解决问题的能力。
3.科学探究：会使用常见的温度计，在使用过程中学会与他人合作交流，提高动脑、动手能力。
4.科学态度与责任：使用温度计时，应客观记录数据，坚持实事求是的科学态度，增强学习物理的热情。
三、教材研习
要点一、平衡态
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①能够达到稳定状态②。这种状态叫作平衡态。
要点二、热平衡
如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变③。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡④。这种平衡叫作热平衡。
要点三、温度
热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡⑤时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。
【自主思考】
①只要温度不变，系统就一定处于平衡态，这种说法对吗？
②处于平衡态的热力学系统达到稳定状态，系统内的分子一定处于静止或匀速直线运动状态吗？
③用手心握住体温计的玻璃泡，体温计的示数逐渐上升，这是为什么？
④处于平衡态的两个系统一定会处于热平衡，这种说法对吗？
⑤把一温度计的玻璃泡放入50℃的热水中时，会看到什么现象？经过一段时间后，二者是否达到热平衡状态？
四、名师点睛
平衡态与热平衡的理解
（1）平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的。
（2）分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。
五、互动探究·
探究点一、状态参量与平衡态
情境探究
1.在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量。在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？
2.如图所示，将鸡蛋放入沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？
探究归纳
1.热力学系统的状态参量
（1）体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围；
（2）压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质；
（3）温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
2.平衡态的特点：系统处于平衡态时,系统的状态参量温度、压强、体积都不随时间变化。
3.平衡态的理解
（1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动状态。
（2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。
（3）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，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
探究应用
【典例】（多选)下列说法中正确的是( )
A. 状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B. 当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C. 只有处于平衡态的系统才有状态参量
D. 两个物体间发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态
【解题感悟】
处理平衡态的问题要注意以下三点
（1）平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。
（2）必须要经过较长一段时间，直到系统内各状态参量都不随时间变化为止。
（3）处于平衡态的系统与外界没有能量的交换。
【迁移应用】
1.（多选)两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法正确的是( )
A. 不能
B. 可能
C. 要看它们后来的温度是否相同
D. 取决于其他状态参量是否相同
2.下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )
A. 开空调2 min内教室内的气体处于平衡态
B. 两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C. 0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D. 压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
探究点二、热平衡与温度
情境探究
1.在一个寒冷的冬天，小明同学在室外拿铁棒和木头时，感觉铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的参量是温度，于是小明得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？
2.刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示，是刀剑刚入水淬火的瞬间，在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？经过一段时间后，是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？
探究归纳
1.热平衡
（1）一切达到热平衡的物体（系统）都具有相同的温度。
（2）若物体与A达到热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
2.热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为处于热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较各物体温度的高低。
3.温度的理解
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于平衡态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
（3）温度的两种含义
探究应用
【典例】有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触很长一段时间后分开，再将乙和丙接触很长一段时间后分开（发生了热交换），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，甲没有达到平衡态
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
【解题感悟】
判断系统达到热平衡的两个方法
（1）根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断。如果状态参量不发生变化，则处于热平衡，若状态参量发生变化则不处于热平衡。
（2）根据两个系统的温度是否相同判断。如果相同，处于热平衡；如果不相同则不处于热平衡。
【迁移应用】
1.下列有关热平衡的说法，正确的是( )
A. 如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态
B. 热平衡定律只能研究三个系统的问题
C. 如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态
D. 两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别
2.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
A. 温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B. 温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C. 温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D. 温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
3.关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有( )
A. 只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B. 两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相同的
C. 热平衡就是平衡态
D. 处于热平衡的几个系统的压强一定相等
探究点三、温度计与温标
情境探究
1.摄氏温标是由瑞典天文学家摄尔修斯提出的。在一标准大气压下，把冰的熔点定为0℃，水的沸点定为100℃，在这两个固定点之间共100℃，均匀分成100等份，每等份代表1摄氏度，用1℃表示，用℃表示的温度叫作摄氏温度，常用t表示。摄氏温标的单位为摄氏度。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙（开尔文）创立，它表示的温度叫热力学温度，常用T表示，单位为K。
（1）热力学温标与摄氏温标之间的关系是什么？
（2）如果可以粗略地取−273℃为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点是多少摄氏度，为多少开？水的沸点又是多少摄氏度，为多少开?
探究归纳
1.温度计测温原理
一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。
2.温标
（1）温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。
（2）摄氏温标和热力学温标的比较
教材拓展
几种常见温度计及测温原理
探究应用
【典例】下列关于热力学温标与摄氏温标的说法不正确的是( )
A. 热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的
B. 热力学温标的0 K对应于−273.15℃
C. 温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15 K
D. 热力学温标是由摄氏温标导出的
【解题感悟】
热力学温度与摄氏温度关系的理解
（1）热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K，因此对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同。
（2）在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度升高（或降低）1 K，则摄氏温度也升高（或降低）1℃。
（3）绝对零度是低温的极限,只能接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值。
【迁移应用】
1.（多选）下列有关温标的说法中正确的是( )
A. 温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B. 不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同
C. 温标的规定都是人为的，没有什么理论依据
D. 热力学温标是从理论上规定的
2.（多选）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温度变化的原理制成的，如图所示。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，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
3.小明自定一种新温标p，他将冰熔点与水沸点之间的温度等分为200格，且将冰熔点的温度定为50p（上述皆为标准大气压下），今小明测量一杯水的温度为150p时，则该温度用摄氏温标表示时应为( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
4.图是四种测液体温度的方法，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
5. .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 ℃，选项中分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为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℃
6. 在某一温度计的管子上刻有150格均匀的标度。在1标准大气压下，当温度计的玻璃泡进入冰水混合物中时，水银柱位置在40刻度处；当玻璃泡进入沸水中时，水银柱的位置在90刻度处。当水银柱上升到100刻度处时，应相当于多少摄氏度？相当于热力学温度多少开？
宏观角度
温度表示物体（系统）的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的
热平衡角度
温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性
项目
摄氏温标
热力学温标
提出者
摄尔修斯
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℃绝对零度
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
T=t+273.15 K；粗略表示：T=t+273 K
名称
原理
水银温度计
根据水银的热膨胀的性质来测量温度
金属电阻温度计
根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度
气体温度计
根据气体压强随温度的变化来测量温度
热电偶温度计
根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度
双金属温度计
利用热膨胀系数不同的铜和铁制成的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理来测温度
选择性必修三学案
第二章 气体、固体和液体
第1节温度和温标
一、新课标要求
1.知道平衡态及系统的状态参量
2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
二、科学素养要求
1.物理观念：知道状态参量、平衡态、热平衡、温度、热力学温度的概念及热平衡定律。
2.科学思维：理解平衡态及热平衡定律，掌握摄氏温标与热力学温标的关系，能进行相关的计算，培养学生分析、解决问题的能力。
3.科学探究：会使用常见的温度计，在使用过程中学会与他人合作交流，提高动脑、动手能力。
4.科学态度与责任：使用温度计时，应客观记录数据，坚持实事求是的科学态度，增强学习物理的热情。
三、教材研习
要点一、平衡态
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①能够达到稳定状态②。这种状态叫作平衡态。
要点二、热平衡
如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变③。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡④。这种平衡叫作热平衡。
要点三、温度
热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡⑤时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。
【自主思考】
①只要温度不变，系统就一定处于平衡态，这种说法对吗？
答案：不对，当系统内包括温度在内的所有状态参量，即温度、体积和压强都不随时间变化时，系统才处于平衡态。
②处于平衡态的热力学系统达到稳定状态，系统内的分子一定处于静止或匀速直线运动状态吗？
答案：热力学的平衡态是一种动态平衡，系统内的分子仍在不停地做无规则热运动。
③用手心握住体温计的玻璃泡，体温计的示数逐渐上升，这是为什么？
答案：手心和玻璃泡这两个系统温度不同，相互接触后，系统状态发生改变，直到达到热平衡。
④处于平衡态的两个系统一定会处于热平衡，这种说法对吗？
答案：不对，各自处于平衡态的两个系统温度不一定相同，它们接触后各自的状态会发生变化，直到达到热平衡为止。
⑤把一温度计的玻璃泡放入50℃的热水中时，会看到什么现象？经过一段时间后，二者是否达到热平衡状态？
答案：因为开始玻璃泡的温度与水的温度不相同，所以会发现温度计的示数上升，经过一段时间后它们的温度相同，达到了热平衡状态。
四、名师点睛
平衡态与热平衡的理解
（1）平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的。
（2）分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。
五、互动探究·
探究点一、状态参量与平衡态
情境探究
1.在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量。在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？
答案：需要体积、压强和温度。
2.如图所示，将鸡蛋放入沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？
答案：鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间其状态参量温度、压强、体积都不再变化，是平衡态。
探究归纳
1.热力学系统的状态参量
（1）体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围；
（2）压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质；
（3）温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
2.平衡态的特点：系统处于平衡态时,系统的状态参量温度、压强、体积都不随时间变化。
3.平衡态的理解
（1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动状态。
（2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。
（3）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，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
探究应用
【典例】（多选)下列说法中正确的是( )
A. 状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B. 当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C. 只有处于平衡态的系统才有状态参量
D. 两个物体间发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态
答案：B ; D
解析：由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个量变化，系统的状态就会发生变化，不一定是各个状态参量都发生变化，A项错误；系统处于平衡态或非平衡态都有状态参量，只是状态参量有无变化，C项错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，B项正确；两个物体间发生热传递时，两个物体组成的系统内部仍存在温差，故系统处于非平衡态，D项正确。
【解题感悟】
处理平衡态的问题要注意以下三点
（1）平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。
（2）必须要经过较长一段时间，直到系统内各状态参量都不随时间变化为止。
（3）处于平衡态的系统与外界没有能量的交换。
【迁移应用】
1.（多选)两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法正确的是( )
A. 不能
B. 可能
C. 要看它们后来的温度是否相同
D. 取决于其他状态参量是否相同
答案：B ; C
解析：只要两个系统的温度相同，两个系统就处于热平衡状态，而与其他参量是否相同无关。
2.下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )
A. 开空调2 min内教室内的气体处于平衡态
B. 两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C. 0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D. 压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
答案：B
解析：开空调2 min内教室内的气体温度要变化，故不处于平衡态，A项错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，处于非平衡态，B项正确；0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不处于平衡态，C项错误；压缩密闭容器中的空气，受到外界影响，系统状态参量变化，不处于平衡态，D项错误。
探究点二、热平衡与温度
情境探究
1.在一个寒冷的冬天，小明同学在室外拿铁棒和木头时，感觉铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的参量是温度，于是小明得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？
答案：不对。由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡,故它们的温度是一样的。感觉铁棒比木头凉，是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多,所以他的结论不对。
2.刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示，是刀剑刚入水淬火的瞬间，在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？经过一段时间后，是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？
答案：淬火瞬间由于刀剑的温度高于水的温度，所以没有达到热平衡状态。当经过一段时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。达到热平衡状态的标志是温度相等。
探究归纳
1.热平衡
（1）一切达到热平衡的物体（系统）都具有相同的温度。
（2）若物体与A达到热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
2.热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为处于热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较各物体温度的高低。
3.温度的理解
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于平衡态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
（3）温度的两种含义
探究应用
【典例】有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触很长一段时间后分开，再将乙和丙接触很长一段时间后分开（发生了热交换），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，甲没有达到平衡态
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
答案：A ; D
解析：甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；甲和乙接触一段时间后分开，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，乙和丙两物体达到了热平衡，C项错误，D项正确。
【解题感悟】
判断系统达到热平衡的两个方法
（1）根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断。如果状态参量不发生变化，则处于热平衡，若状态参量发生变化则不处于热平衡。
（2）根据两个系统的温度是否相同判断。如果相同，处于热平衡；如果不相同则不处于热平衡。
【迁移应用】
1.下列有关热平衡的说法，正确的是( )
A. 如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态
B. 热平衡定律只能研究三个系统的问题
C. 如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态
D. 两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别
答案：C
解析：处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A项错误；热平衡定律对多个系统也适用，故B项错误；由热平衡的定义可知，C项正确；温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D项错误。
2.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
A. 温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B. 温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C. 温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D. 温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
答案：A
解析：如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量，如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。
3.关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有( )
A. 只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B. 两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相同的
C. 热平衡就是平衡态
D. 处于热平衡的几个系统的压强一定相等
答案：B
解析：一般来说，描述系统的状态参量不只一个，根据平衡态的定义知所有状态参量都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知，处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误。
探究点三、温度计与温标
情境探究
1.摄氏温标是由瑞典天文学家摄尔修斯提出的。在一标准大气压下，把冰的熔点定为0℃，水的沸点定为100℃，在这两个固定点之间共100℃，均匀分成100等份，每等份代表1摄氏度，用1℃表示，用℃表示的温度叫作摄氏温度，常用t表示。摄氏温标的单位为摄氏度。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙（开尔文）创立，它表示的温度叫热力学温度，常用T表示，单位为K。
（1）热力学温标与摄氏温标之间的关系是什么？
（2）如果可以粗略地取−273℃为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点是多少摄氏度，为多少开？水的沸点又是多少摄氏度，为多少开?
答案：提示（1）关系式为T=t+273.15 K；
（2）冰的熔点为0℃，为273 K；水的沸点为100℃，即373 K。
探究归纳
1.温度计测温原理
一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。
2.温标
（1）温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。
（2）摄氏温标和热力学温标的比较
教材拓展
几种常见温度计及测温原理
探究应用
【典例】下列关于热力学温标与摄氏温标的说法不正确的是( )
A. 热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的
B. 热力学温标的0 K对应于−273.15℃
C. 温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15 K
D. 热力学温标是由摄氏温标导出的
答案：C ; D
解析：由T=t+273.15 K，得知，ΔT=Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，A项正确；热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K ,可知，当T=0 K时，t=−273.15℃，B项正确；温度升高3℃也就是温度升高了3 K，C项错误；摄氏温标由热力学温标导出，D项错误。
【解题感悟】
热力学温度与摄氏温度关系的理解
（1）热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K，因此对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同。
（2）在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度升高（或降低）1 K，则摄氏温度也升高（或降低）1℃。
（3）绝对零度是低温的极限,只能接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值。
【迁移应用】
1.（多选）下列有关温标的说法中正确的是( )
A. 温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B. 不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同
C. 温标的规定都是人为的，没有什么理论依据
D. 热力学温标是从理论上规定的
答案：A ; D
解析：不同温标下，同一温度在数值上可能不同，A项正确；相同的冷热程度，用不同的温标表示，数值可以是不同的，B项错误；热力学温标是从理论上做出的规定，C项错误，D项正确。
2.（多选）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温度变化的原理制成的，如图所示。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，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
答案：A ; B ; C
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项正确；如题图，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项正确；如题右图中，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项错误。
3.小明自定一种新温标p，他将冰熔点与水沸点之间的温度等分为200格，且将冰熔点的温度定为50p（上述皆为标准大气压下），今小明测量一杯水的温度为150p时，则该温度用摄氏温标表示时应为( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
答案：C
解析：每格表示100200℃=0.5℃，比冰熔点高出的温度为(150−50)×0.5℃=50℃，C对，A、B、D错。
4.图是四种测液体温度的方法，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
答案：D
解析：用温度计测量液体温度时，温度计必须置于液体中，而且不能与器壁或容器底接触。
5. .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 ℃，选项中分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为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℃
答案：C
解析：此温度计每一刻度（设每1℃为一个刻度）表示的实际温度为10080−20℃=53℃，当它的示数为41℃时，它上升的格数为41−20=21（格），对应的实际温度应为21×53℃=35℃；同理，当实际温度为60℃时，此温度计应从20℃开始上升格数为6053=36（格），它的示数应为(36+20)℃=56℃。故C项正确。
6. 在某一温度计的管子上刻有150格均匀的标度。在1标准大气压下，当温度计的玻璃泡进入冰水混合物中时，水银柱位置在40刻度处；当玻璃泡进入沸水中时，水银柱的位置在90刻度处。当水银柱上升到100刻度处时，应相当于多少摄氏度？相当于热力学温度多少开？
答案：120℃ 393 K
解析：摄氏温标规定：冰水混合物的温度为0℃，1标准大气压下沸水温度为100℃，由此可见，题中所说的40刻度处就是0℃，90刻度处就是指100℃。从40到90有50等份，每1等份表示的实际温度是10050℃=2℃。
当水银柱上升到100刻度处时，实际温度是2℃×(100−40)=120℃。
由热力学温度与摄氏温度的关系式T=t+273 K可得，120℃相当于热力学温度：T0=(120+273)K=393 K。
即该温度计100刻度处相当于120℃，相当于393 K。宏观角度
温度表示物体（系统）的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的
热平衡角度
温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性
项目
摄氏温标
热力学温标
提出者
摄尔修斯
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℃绝对零度
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
T=t+273.15 K；粗略表示：T=t+273 K
名称
原理
水银温度计
根据水银的热膨胀的性质来测量温度
金属电阻温度计
根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度
气体温度计
根据气体压强随温度的变化来测量温度
热电偶温度计
根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度
双金属温度计
利用热膨胀系数不同的铜和铁制成的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理来测温度
第1节温度和温标
一、新课标要求
1.知道平衡态及系统的状态参量
2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
二、科学素养要求
1.物理观念：知道状态参量、平衡态、热平衡、温度、热力学温度的概念及热平衡定律。
2.科学思维：理解平衡态及热平衡定律，掌握摄氏温标与热力学温标的关系，能进行相关的计算，培养学生分析、解决问题的能力。
3.科学探究：会使用常见的温度计，在使用过程中学会与他人合作交流，提高动脑、动手能力。
4.科学态度与责任：使用温度计时，应客观记录数据，坚持实事求是的科学态度，增强学习物理的热情。
三、教材研习
要点一、平衡态
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①能够达到稳定状态②。这种状态叫作平衡态。
要点二、热平衡
如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变③。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡④。这种平衡叫作热平衡。
要点三、温度
热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡⑤时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。
【自主思考】
①只要温度不变，系统就一定处于平衡态，这种说法对吗？
②处于平衡态的热力学系统达到稳定状态，系统内的分子一定处于静止或匀速直线运动状态吗？
③用手心握住体温计的玻璃泡，体温计的示数逐渐上升，这是为什么？
④处于平衡态的两个系统一定会处于热平衡，这种说法对吗？
⑤把一温度计的玻璃泡放入50℃的热水中时，会看到什么现象？经过一段时间后，二者是否达到热平衡状态？
四、名师点睛
平衡态与热平衡的理解
（1）平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的。
（2）分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。
五、互动探究·
探究点一、状态参量与平衡态
情境探究
1.在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量。在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？
2.如图所示，将鸡蛋放入沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？
探究归纳
1.热力学系统的状态参量
（1）体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围；
（2）压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质；
（3）温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
2.平衡态的特点：系统处于平衡态时,系统的状态参量温度、压强、体积都不随时间变化。
3.平衡态的理解
（1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动状态。
（2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。
（3）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，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
探究应用
【典例】（多选)下列说法中正确的是( )
A. 状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B. 当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C. 只有处于平衡态的系统才有状态参量
D. 两个物体间发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态
【解题感悟】
处理平衡态的问题要注意以下三点
（1）平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。
（2）必须要经过较长一段时间，直到系统内各状态参量都不随时间变化为止。
（3）处于平衡态的系统与外界没有能量的交换。
【迁移应用】
1.（多选)两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法正确的是( )
A. 不能
B. 可能
C. 要看它们后来的温度是否相同
D. 取决于其他状态参量是否相同
2.下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )
A. 开空调2 min内教室内的气体处于平衡态
B. 两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C. 0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D. 压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
探究点二、热平衡与温度
情境探究
1.在一个寒冷的冬天，小明同学在室外拿铁棒和木头时，感觉铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的参量是温度，于是小明得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？
2.刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示，是刀剑刚入水淬火的瞬间，在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？经过一段时间后，是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？
探究归纳
1.热平衡
（1）一切达到热平衡的物体（系统）都具有相同的温度。
（2）若物体与A达到热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
2.热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为处于热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较各物体温度的高低。
3.温度的理解
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于平衡态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
（3）温度的两种含义
探究应用
【典例】有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触很长一段时间后分开，再将乙和丙接触很长一段时间后分开（发生了热交换），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，甲没有达到平衡态
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
【解题感悟】
判断系统达到热平衡的两个方法
（1）根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断。如果状态参量不发生变化，则处于热平衡，若状态参量发生变化则不处于热平衡。
（2）根据两个系统的温度是否相同判断。如果相同，处于热平衡；如果不相同则不处于热平衡。
【迁移应用】
1.下列有关热平衡的说法，正确的是( )
A. 如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态
B. 热平衡定律只能研究三个系统的问题
C. 如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态
D. 两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别
2.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
A. 温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B. 温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C. 温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D. 温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
3.关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有( )
A. 只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B. 两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相同的
C. 热平衡就是平衡态
D. 处于热平衡的几个系统的压强一定相等
探究点三、温度计与温标
情境探究
1.摄氏温标是由瑞典天文学家摄尔修斯提出的。在一标准大气压下，把冰的熔点定为0℃，水的沸点定为100℃，在这两个固定点之间共100℃，均匀分成100等份，每等份代表1摄氏度，用1℃表示，用℃表示的温度叫作摄氏温度，常用t表示。摄氏温标的单位为摄氏度。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙（开尔文）创立，它表示的温度叫热力学温度，常用T表示，单位为K。
（1）热力学温标与摄氏温标之间的关系是什么？
（2）如果可以粗略地取−273℃为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点是多少摄氏度，为多少开？水的沸点又是多少摄氏度，为多少开?
探究归纳
1.温度计测温原理
一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。
2.温标
（1）温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。
（2）摄氏温标和热力学温标的比较
教材拓展
几种常见温度计及测温原理
探究应用
【典例】下列关于热力学温标与摄氏温标的说法不正确的是( )
A. 热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的
B. 热力学温标的0 K对应于−273.15℃
C. 温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15 K
D. 热力学温标是由摄氏温标导出的
【解题感悟】
热力学温度与摄氏温度关系的理解
（1）热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K，因此对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同。
（2）在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度升高（或降低）1 K，则摄氏温度也升高（或降低）1℃。
（3）绝对零度是低温的极限,只能接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值。
【迁移应用】
1.（多选）下列有关温标的说法中正确的是( )
A. 温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B. 不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同
C. 温标的规定都是人为的，没有什么理论依据
D. 热力学温标是从理论上规定的
2.（多选）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温度变化的原理制成的，如图所示。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，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
3.小明自定一种新温标p，他将冰熔点与水沸点之间的温度等分为200格，且将冰熔点的温度定为50p（上述皆为标准大气压下），今小明测量一杯水的温度为150p时，则该温度用摄氏温标表示时应为( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
4.图是四种测液体温度的方法，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
5. .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 ℃，选项中分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为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℃
6. 在某一温度计的管子上刻有150格均匀的标度。在1标准大气压下，当温度计的玻璃泡进入冰水混合物中时，水银柱位置在40刻度处；当玻璃泡进入沸水中时，水银柱的位置在90刻度处。当水银柱上升到100刻度处时，应相当于多少摄氏度？相当于热力学温度多少开？
宏观角度
温度表示物体（系统）的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的
热平衡角度
温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性
项目
摄氏温标
热力学温标
提出者
摄尔修斯
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℃绝对零度
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
T=t+273.15 K；粗略表示：T=t+273 K
名称
原理
水银温度计
根据水银的热膨胀的性质来测量温度
金属电阻温度计
根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度
气体温度计
根据气体压强随温度的变化来测量温度
热电偶温度计
根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度
双金属温度计
利用热膨胀系数不同的铜和铁制成的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理来测温度
选择性必修三学案
第二章 气体、固体和液体
第1节温度和温标
一、新课标要求
1.知道平衡态及系统的状态参量
2.明确温度的概念，知道热平衡定律及其与温度的关系。3.了解温度计的原理，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
二、科学素养要求
1.物理观念：知道状态参量、平衡态、热平衡、温度、热力学温度的概念及热平衡定律。
2.科学思维：理解平衡态及热平衡定律，掌握摄氏温标与热力学温标的关系，能进行相关的计算，培养学生分析、解决问题的能力。
3.科学探究：会使用常见的温度计，在使用过程中学会与他人合作交流，提高动脑、动手能力。
4.科学态度与责任：使用温度计时，应客观记录数据，坚持实事求是的科学态度，增强学习物理的热情。
三、教材研习
要点一、平衡态
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①能够达到稳定状态②。这种状态叫作平衡态。
要点二、热平衡
如果两个系统相互接触而传热，这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改变③。经过一段时间，各自的状态参量就不再变化了，这说明两个系统达到了平衡④。这种平衡叫作热平衡。
要点三、温度
热平衡定律表明，当两个系统A、B处于热平衡⑤时，它们必定具有某个共同的热学性质，我们就把表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。
【自主思考】
①只要温度不变，系统就一定处于平衡态，这种说法对吗？
答案：不对，当系统内包括温度在内的所有状态参量，即温度、体积和压强都不随时间变化时，系统才处于平衡态。
②处于平衡态的热力学系统达到稳定状态，系统内的分子一定处于静止或匀速直线运动状态吗？
答案：热力学的平衡态是一种动态平衡，系统内的分子仍在不停地做无规则热运动。
③用手心握住体温计的玻璃泡，体温计的示数逐渐上升，这是为什么？
答案：手心和玻璃泡这两个系统温度不同，相互接触后，系统状态发生改变，直到达到热平衡。
④处于平衡态的两个系统一定会处于热平衡，这种说法对吗？
答案：不对，各自处于平衡态的两个系统温度不一定相同，它们接触后各自的状态会发生变化，直到达到热平衡为止。
⑤把一温度计的玻璃泡放入50℃的热水中时，会看到什么现象？经过一段时间后，二者是否达到热平衡状态？
答案：因为开始玻璃泡的温度与水的温度不相同，所以会发现温度计的示数上升，经过一段时间后它们的温度相同，达到了热平衡状态。
四、名师点睛
平衡态与热平衡的理解
（1）平衡态不是热平衡，平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的。
（2）分别处于平衡态的两个系统在相互接触时，它们的状态可能会发生变化，直到二者温度相同时，两系统便达到了热平衡。达到热平衡的两个系统都处于平衡态。
五、互动探究·
探究点一、状态参量与平衡态
情境探究
1.在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量。在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？
答案：需要体积、压强和温度。
2.如图所示，将鸡蛋放入沸水中加热足够长的时间，鸡蛋处于平衡态吗？
答案：鸡蛋放在沸水中加热足够长的时间其状态参量温度、压强、体积都不再变化，是平衡态。
探究归纳
1.热力学系统的状态参量
（1）体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围；
（2）压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质；
（3）温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
2.平衡态的特点：系统处于平衡态时,系统的状态参量温度、压强、体积都不随时间变化。
3.平衡态的理解
（1）热力学的平衡态是一种动态平衡，组成系统的分子仍在不停地做无规则运动，只是分子运动的平均效果不随时间变化，表现为系统的宏观性质不随时间变化，而力学中的平衡态是指物体的运动状态处于静止或匀速直线运动状态。
（2）平衡态是一种理想情况，因为任何系统完全不受外界影响是不可能的。系统处于平衡态时，仍可能发生偏离平衡态的微小变化。
（3）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，热平衡概念也适用于两个原来没有发生过作用的系统。因此，只要两个系统在接触时它们的状态不发生变化，我们就说这两个系统原来是处于热平衡的。
探究应用
【典例】（多选)下列说法中正确的是( )
A. 状态参量是描述系统状态的物理量，故当系统的状态变化时，其各个状态参量都会改变
B. 当系统不受外界影响，且经过足够长的时间，其内部各部分状态参量将会达到稳定
C. 只有处于平衡态的系统才有状态参量
D. 两个物体间发生热传递时，它们组成的系统处于非平衡态
答案：B ; D
解析：由于描述系统的各种性质需要不同的物理量，只要其中某个量变化，系统的状态就会发生变化，不一定是各个状态参量都发生变化，A项错误；系统处于平衡态或非平衡态都有状态参量，只是状态参量有无变化，C项错误；当系统不受外界影响时，系统总要趋于平衡，其内部各部分状态参量趋于稳定，B项正确；两个物体间发生热传递时，两个物体组成的系统内部仍存在温差，故系统处于非平衡态，D项正确。
【解题感悟】
处理平衡态的问题要注意以下三点
（1）平衡态与热平衡不同，平衡态指的是一个系统内部达到的一种动态平衡。
（2）必须要经过较长一段时间，直到系统内各状态参量都不随时间变化为止。
（3）处于平衡态的系统与外界没有能量的交换。
【迁移应用】
1.（多选)两个处于热平衡状态的系统，由于受外界影响，状态参量发生了变化，下列关于它们后来是否能处于热平衡状态的说法正确的是( )
A. 不能
B. 可能
C. 要看它们后来的温度是否相同
D. 取决于其他状态参量是否相同
答案：B ; C
解析：只要两个系统的温度相同，两个系统就处于热平衡状态，而与其他参量是否相同无关。
2.下列关于系统是否处于平衡态的说法正确的是( )
A. 开空调2 min内教室内的气体处于平衡态
B. 两个温度不同的物体相互接触，这两个物体组成的系统处于非平衡态
C. 0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，冰水混合物处于平衡态
D. 压缩密闭容器中的空气，空气处于平衡态
答案：B
解析：开空调2 min内教室内的气体温度要变化，故不处于平衡态，A项错误；两物体温度不同，接触后高温物体会向低温物体传热，处于非平衡态，B项正确；0℃的冰水混合物放入1℃的环境中，周围环境会向冰水混合物传热，不处于平衡态，C项错误；压缩密闭容器中的空气，受到外界影响，系统状态参量变化，不处于平衡态，D项错误。
探究点二、热平衡与温度
情境探究
1.在一个寒冷的冬天，小明同学在室外拿铁棒和木头时，感觉铁棒明显比木头凉，由于表示物体冷热程度的参量是温度，于是小明得出当时“铁棒比木头温度低”的结论，你认为他的结论对吗？
答案：不对。由于铁棒和木头都与周围的环境达到热平衡,故它们的温度是一样的。感觉铁棒比木头凉，是因为人在单位时间内传递给铁棒的热量比传递给木头的热量多,所以他的结论不对。
2.刀剑淬火是制作刀剑的重要过程，如图所示，是刀剑刚入水淬火的瞬间，在这一瞬间，刀剑和水组成的系统是否达到热平衡状态？经过一段时间后，是否达到热平衡状态？达到热平衡状态的标志是什么？
答案：淬火瞬间由于刀剑的温度高于水的温度，所以没有达到热平衡状态。当经过一段时间后，它们的温度相等，达到了热平衡状态。达到热平衡状态的标志是温度相等。
探究归纳
1.热平衡
（1）一切达到热平衡的物体（系统）都具有相同的温度。
（2）若物体与A达到热平衡，它同时也与B达到热平衡，则A的温度等于B的温度，这就是温度计用来测量温度的基本原理。
2.热平衡定律的意义
热平衡定律又叫热力学第零定律，为温度的测量提供了理论依据。因为处于热平衡的物体具有相同的温度，所以比较各物体温度时，不需要将各个物体直接接触，只需将作为标准物体的温度计分别与各物体接触，即可比较各物体温度的高低。
3.温度的理解
（1）宏观上
①温度的物理意义：表示物体冷热程度的物理量。
②与热平衡的关系：各自处于平衡态的两个系统，相互接触时，它们相互之间发生了热量的传递，热量从高温系统传递给低温系统，经过一段时间后两系统温度相同，达到一个新的平衡状态。
（2）微观上
①反映物体内分子热运动的剧烈程度，是大量分子热运动平均动能的标志。
②温度是大量分子热运动的集体表现，是含有统计意义的，对个别分子来说温度是没有意义的。
（3）温度的两种含义
探究应用
【典例】有甲、乙、丙三个温度不同的物体，将甲和乙接触很长一段时间后分开，再将乙和丙接触很长一段时间后分开（发生了热交换），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，甲没有达到平衡态
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
答案：A ; D
解析：甲、乙、丙三个物体与外界没有热传递，所以甲、乙、丙三个物体都达到了平衡态，A正确，B错误；甲和乙接触一段时间后分开，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，乙和丙两物体达到了热平衡，C项错误，D项正确。
【解题感悟】
判断系统达到热平衡的两个方法
（1）根据两个相接触的系统的状态参量是否发生变化判断。如果状态参量不发生变化，则处于热平衡，若状态参量发生变化则不处于热平衡。
（2）根据两个系统的温度是否相同判断。如果相同，处于热平衡；如果不相同则不处于热平衡。
【迁移应用】
1.下列有关热平衡的说法，正确的是( )
A. 如果两个系统在某时刻处于热平衡状态，则这两个系统永远处于热平衡状态
B. 热平衡定律只能研究三个系统的问题
C. 如果两个系统彼此接触而不发生状态参量的变化，这两个系统又不受外界影响，那么这两个系统一定处于热平衡状态
D. 两个处于热平衡状态的系统，温度可以有微小的差别
答案：C
解析：处于热平衡状态的系统，如果受到外界的影响，状态参量会随之变化，温度也会变化，故A项错误；热平衡定律对多个系统也适用，故B项错误；由热平衡的定义可知，C项正确；温度相同是热平衡的标志，必须相同，故D项错误。
2.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
A. 温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B. 温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C. 温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D. 温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
答案：A
解析：如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量，如温度、压强和体积等不再随时间发生变化。温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态。
3.关于平衡态和热平衡，下列说法中正确的有( )
A. 只要温度不变且处处相等，系统就一定处于平衡态
B. 两个系统在接触时，它们的状态不发生变化，说明这两个系统原来的温度是相同的
C. 热平衡就是平衡态
D. 处于热平衡的几个系统的压强一定相等
答案：B
解析：一般来说，描述系统的状态参量不只一个，根据平衡态的定义知所有状态参量都不随时间变化，系统才处于平衡态，A错误；根据热平衡的定义知，处于热平衡的两个系统温度相同，B正确，D错误；平衡态是针对某一系统而言的，热平衡是两个系统相互影响的最终结果，C错误。
探究点三、温度计与温标
情境探究
1.摄氏温标是由瑞典天文学家摄尔修斯提出的。在一标准大气压下，把冰的熔点定为0℃，水的沸点定为100℃，在这两个固定点之间共100℃，均匀分成100等份，每等份代表1摄氏度，用1℃表示，用℃表示的温度叫作摄氏温度，常用t表示。摄氏温标的单位为摄氏度。热力学温标由英国科学家威廉·汤姆孙（开尔文）创立，它表示的温度叫热力学温度，常用T表示，单位为K。
（1）热力学温标与摄氏温标之间的关系是什么？
（2）如果可以粗略地取−273℃为绝对零度，在一标准大气压下，冰的熔点是多少摄氏度，为多少开？水的沸点又是多少摄氏度，为多少开?
答案：提示（1）关系式为T=t+273.15 K；
（2）冰的熔点为0℃，为273 K；水的沸点为100℃，即373 K。
探究归纳
1.温度计测温原理
一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。使温度计与待测物体接触，达到热平衡，其温度与待测物体的温度相同。
2.温标
（1）温标：如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标。
（2）摄氏温标和热力学温标的比较
教材拓展
几种常见温度计及测温原理
探究应用
【典例】下列关于热力学温标与摄氏温标的说法不正确的是( )
A. 热力学温标与摄氏温标的每一分度的大小是相同的
B. 热力学温标的0 K对应于−273.15℃
C. 温度升高3℃，在热力学温标中温度升高276.15 K
D. 热力学温标是由摄氏温标导出的
答案：C ; D
解析：由T=t+273.15 K，得知，ΔT=Δt，即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，A项正确；热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K ,可知，当T=0 K时，t=−273.15℃，B项正确；温度升高3℃也就是温度升高了3 K，C项错误；摄氏温标由热力学温标导出，D项错误。
【解题感悟】
热力学温度与摄氏温度关系的理解
（1）热力学温度与摄氏温度的关系是T=t+273.15 K，因此对于同一温度来说，用不同的温标表示，数值不同，这是因为零值选取不同。
（2）在热力学温标与摄氏温标中，热力学温度升高（或降低）1 K，则摄氏温度也升高（或降低）1℃。
（3）绝对零度是低温的极限,只能接近,永远达不到,故热力学温度不能出现负值,但摄氏温度可以出现负值。
【迁移应用】
1.（多选）下列有关温标的说法中正确的是( )
A. 温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的
B. 不同温标表示的温度数值不同，则说明温度不同
C. 温标的规定都是人为的，没有什么理论依据
D. 热力学温标是从理论上规定的
答案：A ; D
解析：不同温标下，同一温度在数值上可能不同，A项正确；相同的冷热程度，用不同的温标表示，数值可以是不同的，B项错误；热力学温标是从理论上做出的规定，C项错误，D项正确。
2.（多选）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温度变化的原理制成的，如图所示。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，其双金属片的内层一定为铜，外层一定为铁
答案：A ; B ; C
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项正确；如题图，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项正确；如题右图中，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项错误。
3.小明自定一种新温标p，他将冰熔点与水沸点之间的温度等分为200格，且将冰熔点的温度定为50p（上述皆为标准大气压下），今小明测量一杯水的温度为150p时，则该温度用摄氏温标表示时应为( )
A.30℃ B.40℃ C.50℃ D.60℃
答案：C
解析：每格表示100200℃=0.5℃，比冰熔点高出的温度为(150−50)×0.5℃=50℃，C对，A、B、D错。
4.图是四种测液体温度的方法，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
答案：D
解析：用温度计测量液体温度时，温度计必须置于液体中，而且不能与器壁或容器底接触。
5. .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 ℃，选项中分别是温度计示数为41 ℃时对应的实际温度和实际温度为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℃
答案：C
解析：此温度计每一刻度（设每1℃为一个刻度）表示的实际温度为10080−20℃=53℃，当它的示数为41℃时，它上升的格数为41−20=21（格），对应的实际温度应为21×53℃=35℃；同理，当实际温度为60℃时，此温度计应从20℃开始上升格数为6053=36（格），它的示数应为(36+20)℃=56℃。故C项正确。
6. 在某一温度计的管子上刻有150格均匀的标度。在1标准大气压下，当温度计的玻璃泡进入冰水混合物中时，水银柱位置在40刻度处；当玻璃泡进入沸水中时，水银柱的位置在90刻度处。当水银柱上升到100刻度处时，应相当于多少摄氏度？相当于热力学温度多少开？
答案：120℃ 393 K
解析：摄氏温标规定：冰水混合物的温度为0℃，1标准大气压下沸水温度为100℃，由此可见，题中所说的40刻度处就是0℃，90刻度处就是指100℃。从40到90有50等份，每1等份表示的实际温度是10050℃=2℃。
当水银柱上升到100刻度处时，实际温度是2℃×(100−40)=120℃。
由热力学温度与摄氏温度的关系式T=t+273 K可得，120℃相当于热力学温度：T0=(120+273)K=393 K。
即该温度计100刻度处相当于120℃，相当于393 K。宏观角度
温度表示物体（系统）的冷热程度，这样的定义带有主观性，因为冷热是由人体的感觉器官比较得到的，往往是不准确的
热平衡角度
温度的严格定义是建立在热平衡定律基础上的。热平衡定律指出，两个系统处于热平衡时，存在一个数值相等的物理量，这个物理量就是温度，这样的定义更具有科学性
项目
摄氏温标
热力学温标
提出者
摄尔修斯
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℃绝对零度
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
T=t+273.15 K；粗略表示：T=t+273 K
名称
原理
水银温度计
根据水银的热膨胀的性质来测量温度
金属电阻温度计
根据金属铂的电阻随温度的变化来测量温度
气体温度计
根据气体压强随温度的变化来测量温度
热电偶温度计
根据不同导体因温差产生电动势的大小不同来测量温度
双金属温度计
利用热膨胀系数不同的铜和铁制成的双金属片的弯曲程度随温度变化的原理来测温度
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