[目標定位]1.知道平衡態、熱平衡的定義.2.明確溫度的定義及判斷系統處于熱平衡的條件.3.能區分攝氏溫度與熱力學溫度，記住它們之間的關系．一、狀態參量與平衡態1．熱力學系統和外界(1)熱力學系統：由大量分子組成的研究對象叫做熱力學系統，簡稱系統．(2)外界：系統之外與系統發生相互作用的其他物體統稱外界．2．狀態參量：用來描述系統狀態的物理量．常用的狀態參量有體積V、壓強p、溫度T等．3．平衡態：在沒有外界影響的情況下，系統所有性質都不隨時間而變化的穩定狀態．(1)熱力學的平衡態是一種動態平衡，組成系統的分子仍在不停地做無規則運動，只是分子運動的平均效果不隨時間變化，表現為系統的宏觀性質不隨時間變化．(2)平衡態是一種理想情況，因為任何系統完全不受外界影響是不可能的．深度思考平衡態與穩定狀態有什么區別？試舉例說明．答案(1)相同點：平衡態和穩定狀態的狀態參量都不隨時間發生變化．(2)不同點：二者最主要的區別是受不受外界的影響，如不受外界的影響系統的狀態參量不變為平衡態，反之為穩定狀態．(3)實例：如教室內的空氣，不開空調空氣的溫度不變是平衡態，而打開空調，雖然溫度不變化，但由于存在外界的影響，是穩定狀態．例1下列關于系統是否處于平衡態的說法正確的是()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，經過足夠長的時間，鐵絲處于平衡態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處于非平衡態C．0℃的冰水混合物放入1℃的環境中，冰水混合物處于平衡態D．壓縮密閉容器中的空氣，空氣處于平衡態答案B解析鐵絲受到外界因素影響，不是平衡態，只是一種穩定狀態，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，B正確；0℃的冰水混合物放入1℃的環境中，周圍環境會向冰水混合物傳熱，不是平衡態，C錯誤；壓縮密閉容器中的空氣，要對空氣做功，機械能轉化為內能，不是平衡態，D錯誤．兩步法判斷熱力學系統是否處于平衡態1判斷熱力學系統是否受到外界的影響.2判斷系統的狀態參量壓強、體積和溫度是否發生變化.如果系統不受外界的影響，且狀態參量不發生變化，系統就處于平衡態，否則就是非平衡態.二、熱平衡與溫度1．熱平衡：兩個相互接觸的熱力學系統，最后系統的狀態參量都不再改變，這時兩個系統具有“共同性質”，我們就說這兩個系統達到了熱平衡．2．熱平衡定律：如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統彼此之間也必定處于熱平衡．3．溫度：熱平衡中具有的“共同熱學性質”叫做溫度．這就是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理．4．平衡態與熱平衡的區別與聯系平衡態熱平衡區別研究對象一個系統兩個接觸的系統判斷依據系統不受外界影響，狀態參量不變兩個系統的溫度相同聯系處于熱平衡的兩個系統都處于平衡態深度思考兩個處于平衡態的系統在接觸后也一定處于平衡態嗎？答案不一定．要取決于兩個系統的溫度．兩個系統的溫度如果相同，則接觸后也處于平衡態，如果兩個系統的溫度不相同，則接觸后就處于非平衡態．例2(多選)下列說法正確的是()A．兩個系統處于熱平衡時，它們一定具有相同的熱量B．如果兩個系統分別與第三個系統達到熱平衡，那么這兩個系統也必定處于熱平衡C．溫度是決定兩個系統是否達到熱平衡狀態的唯一物理量D．熱平衡定律是溫度計能夠用來測量溫度的基本原理答案BCD解析熱平衡的系統都具有相同的狀態參量——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．判斷系統達到熱平衡的兩個方法1根據兩個相接觸的系統的狀態參量是否發生變化判斷.如果不發生變化，處于熱平衡狀態，發生變化則不是熱平衡狀態.2根據兩個系統的溫度是否相同判斷.如果相同，處于熱平衡狀態，不相同則不是熱平衡狀態.例3(多選)關于平衡態和熱平衡，下列說法中正確的有()A．只要溫度不變且處處相等，系統就一定處于平衡態B．兩個系統在接觸時它們的狀態不發生變化，這兩個系統原來的溫度是相等的C．熱平衡就是平衡態D．處于熱平衡的兩個系統的溫度一定相等答案BD解析一般來說，描述系統的狀態參量不止一個，根據平衡態的定義可以確定A錯；根據熱平衡的定義可知B和D是正確的；平衡態是針對某一系統而言的，熱平衡是兩個系統相互影響的最終結果，可見C錯．正確選項為B、D.三、溫度計與溫標1．“溫度”含義的兩種說法(1)宏觀角度：表示物體的冷熱程度．(2)熱平衡角度：兩個處于熱平衡的系統存在一個數值相等的物理量，這個物理量就是溫度．2．溫度計測量原理一切互為熱平衡的系統都具有相同的溫度．溫度計與待測物體接觸，達到熱平衡，其溫度與待測物體相同．3．確定一個溫標的方法(1)選擇某種具有測溫屬性的物質．(2)了解測溫物質隨溫度變化的函數關系．(3)確定溫度的零點和分度的方法．4．攝氏溫標與熱力學溫標的關系攝氏溫標熱力學溫標提出者攝爾修斯和施勒默爾英國物理學家開爾文零度的規定一個標準大氣壓下冰水混合物的溫度－℃溫度名稱攝氏溫度熱力學溫度溫度符號tT單位名稱攝氏度開爾文單位符號℃K關系(1)T＝t＋K(2)每一開爾文的大小與每一攝氏度的大小相等，即ΔT＝Δt例4(多選)下列有關溫度的說法正確的是()A．用攝氏溫標和熱力學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，兩者的數值相等C．1K就是1℃D．當溫度變化1℃時，也可以說成溫度變化274K答案AB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溫標，A項正確；兩種溫標表示同一溫度時，數值不同，但在表示同一溫度變化時，數值是相同的，B項正確；若物體的溫度升高1K，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1K，而不能說成物體的溫度為1℃.C、D項錯誤．熱力學溫度與攝氏溫度關系的理解1T＝t＋K是解決有關熱力學溫度與攝氏溫度關系問題的基礎.2攝氏溫度變化1℃與熱力學溫度變化1K是等效的，即ΔT＝Δt，而不是ΔT＝Δt＋K.3絕對零度是低溫的極限，只能接近，永遠達不到，故熱力學溫度不能出現負值，但攝氏溫度可以出現負值.針對訓練下列有關溫標的說法正確的是()A．溫標不同，測量時得到同一系統的溫度數值可能是不同的B．不同溫標表示的溫度數值不同，則說明溫度不同C．溫標的規定都是人為的，沒有什么理論依據D．熱力學溫標和攝氏溫標是兩種不同的溫度表示方法，表示的溫度數值沒有關系答案A解析溫標不同，測量同一系統的溫度數值一般不同，A對，B錯．每一種溫標的規定都有一定意義，如攝氏溫標的0℃表示標準大氣壓下冰的熔點，100℃為標準大氣壓下水的沸點，C錯．熱力學溫標和攝氏溫標，數值上有T＝t＋K，D錯．1．(對熱平衡的理解)(多選)下列說法正確的是()A．用溫度計測量溫度是根據熱平衡的原理B．溫度相同的棉花和石頭相接觸，需要經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答案ACD解析當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，不會發生熱傳遞，故B錯；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．2．(熱平衡與平衡態)(多選)兩個原來處于熱平衡狀態的系統，分開后，由于受外界的影響，其中一個系統的溫度升高了5K，另一個系統的溫度升高了5℃，則下列說法正確的是()A．兩個系統不再是熱平衡狀態B．兩個系統此時仍是熱平衡狀態C．兩個系統的狀態都發生了變化D．兩個系統的狀態都沒有發生變化答案BC解析由于兩個系統原來處于熱平衡狀態，溫度相同，當分別升高5℃和5K后，溫度仍相同，兩個系統仍為熱平衡狀態，故A錯誤，B正確；由于溫度發生了變化，系統的狀態也發生了變化，故C正確，D錯誤．3．(溫標與溫度)下列關于熱力學溫度的說法中，不正確的是()A．熱力學溫度與攝氏溫度的每一度的大小是相同的B．熱力學溫度的零度等于－℃C．熱力學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，其體積趨近于零答案D解析熱力學溫度的0K是攝氏溫度的－℃，因此B正確；每升高(或降低)1K等價于升高(或降低)1℃，故A正確；熱力學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．4．(溫標與溫度)(多選)下列關于熱力學溫度的說法中正確的是()A．－33℃＝240KB．溫度變化1℃，也就是溫度變化1KC．攝氏溫度與熱力學溫度都可能取負值D．溫度由t℃升至2t℃，對應的熱力學溫度升高了t＋273K答案AB解析熱力學溫度與攝氏溫度的關系為T＝t＋273K，由此可知：－33℃＝240K，故A、B選項正確；D中初態熱力學溫度為t＋273K，末態為2t＋273K，溫度升高了tK，故D選項錯誤；對于攝氏溫度可取負值的范圍為0～－273℃，因絕對零度達不到，故熱力學溫度不可能取負值，故C選項錯誤．本題應選A、B.5．(溫標與溫度)實驗室有一支讀數不準確的溫度計，在測冰水混合物的溫度時，其讀數為20℃；在測1標準大氣壓下沸水的溫度時，其讀數為80℃.下面分別是溫度計示數為41℃時對應的實際溫度和實際溫度為60℃時溫度計的示數，其中正確的是()A．41℃，60℃ B．21℃，40℃C．35℃，56℃ D．35℃，36℃答案C解析此溫度計每一刻度表示的實際溫度為eq\f(100,80－20)℃＝eq\f(5,3)℃，當它的示數為41℃時，它上升的格數為41－20＝21(格)，對應的實際溫度應為21×eq\f(5,3)℃＝35℃；同理，當實際溫度為60℃時，此溫度計應從20開始上升格數為eq\f(60,\f(5,3))＝36(格)，它的示數為36℃＋20℃＝56℃，所以C正確.題組一平衡態與熱平衡1．如果一個系統達到了平衡態，那么這個系統各處的()A．溫度、壓強、體積都必須達到穩定的狀態不再變化B．溫度一定達到了某一穩定值，但壓強和體積仍是可以變化的C．溫度一定達到了某一穩定值，并且分子不再運動，達到了“凝固”狀態D．溫度、壓強就會變得一樣，但體積仍可變化答案A解析如果一個系統達到了平衡態，系統內各部分的狀態參量如溫度、壓強和體積等不再隨時間發生變化．溫度達到穩定值，分子仍然是運動的，不可能達到所謂的“凝固”狀態．2．有關熱平衡的說法正確的是()A．如果兩個系統在某時刻處于熱平衡狀態，則這兩個系統永遠處于熱平衡狀態B．熱平衡定律只能研究三個系統的問題C．如果兩個系統彼此接觸而不發生狀態參量的變化，這兩個系統又不受外界影響，那么這兩個系統一定處于熱平衡狀態D．兩個處于熱平衡狀態的系統，溫度可以有微小的差別答案C解析處于熱平衡狀態的系統，如果受到外界的影響，狀態參量會隨之變化，溫度也會變化，故A錯；熱平衡定律對多個系統也適用，故B錯；由熱平衡的意義知，C正確；溫度是熱平衡的標志，必須相同，故D錯．題組二溫度與溫標3．(多選)關于溫度的物理意義，下列說法中正確的是()A．溫度是物體冷熱程度的客觀反映B．人如果感覺到某個物體很涼，就說明這個物體的溫度很低C．熱量會自發地從含熱量多的物體傳向含熱量少的物體D．熱量會自發地從溫度較高的物體傳向溫度較低的物體答案AD解析溫度是表示物體冷熱程度的物理量，但人們對物體冷熱程度的感覺具有相對性，A正確，B錯誤；熱傳遞的方向是熱量自發地從溫度較高的物體傳向溫度較低的物體，而熱量是過程量，不能說物體含有多少熱量，C錯誤，D正確．4．(多選)關于熱力學溫度和攝氏溫度，以下說法正確的是()A．熱力學溫度的單位“K”是國際單位制中的基本單位B．溫度升高了1℃就是升高了1KC．物體的溫度由本身決定，數值與所選溫標無關D．0℃的溫度可用熱力學溫度粗略地表示為273K答案ABD5．(多選)下列敘述正確的是()A．若不斷冷凍，物體的溫度就不斷地下降B．溫度是決定一個系統與另一個系統是否達到熱平衡狀態的物理量C．熱力學零度是低溫的下限D．任何物體，溫度下降到某一點就不能再降答案BCD解析熱力學零度是低溫的下限，永遠不能達到，故A錯．題組三溫度與溫度計6．(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，就能根據液面的變化測出溫度的變化，則()圖1A．該溫度計的測溫物質是槽中的液體B．該溫度計的測溫物質是細管中的紅色液體C．該溫度計的測溫物質是球形瓶中的空氣D．該溫度計是利用測溫物質的熱脹冷縮性質制造的答案CD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制造的，故A、B錯，C、D正確．7．如圖是四種測液體溫度的方法，其中正確的是()答案D解析溫度計的正確使用方法是將溫度計的玻璃泡而非整個溫度計放入液體中，并且不要讓溫度計液泡與容器壁或底接觸，所以D項正確．8．根據圖2判斷，人們選擇的溫度計中的測量物質及其依據是()圖2A．水，水的密度小B．水，水的密度出現異常現象C．汞，汞的密度大D．汞，汞的密度與溫度呈規則的線性關系答案D解析由于水的密度和溫度關系的曲線是不規則曲線，如果選水為測溫物質，則溫度計刻度不均勻；汞的密度與溫度呈規則的線性關系，選汞為測溫物質，溫度計刻度均勻．故正確答案為D.題組四綜合應用9．嚴冬湖面上結了厚厚的冰，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答案C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