《4 温度和温标 (2).pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4 温度和温标 (2).pptx（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、温度和温标温度和温标王雪梅铜梁一中44做功热量交换粒子交换一、状态参量和平衡态一、状态参量和平衡态热学所研究的对象称为热力学系统热力学系统，简称系统系统.系统由大量分子构成，例如玻璃瓶中的气体、杯中的水.系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界外界.外界与系统存在密切的联系，例如做功、热量传递或者粒子数交换(例如将外界气体加入玻璃瓶)。3描述一个系统的状态，需要用到一些物理量，这些物理量叫做系统的状态参量系统的状态参量.对于气体，常选用温度温度(T)、压强压强(p)和体积体积(V)三个状态参量.描述一个系统即是要确定系统的状态参量.系统的状态参量之间并不独立，彼此间存在制约，表示为f(T
2、，V，p)=0.该方程称为系统的状态方程系统的状态方程.(例如理想气体状态方程)4思考与讨论：思考与讨论：气体由大量分子构成，若气体各部分温度、压强不同。能引入“气体的压强”“气体的温度”等概念吗？系统的状态由系统的状态参量来描述。一般它隐含着这样的假定系统的各个部分的压强与温度都是处处相等。在此前提下，气体的状态参量才有明确的含义.5情景情景 1 1：将一块烧红的铁投入一盆冷水中，如果铁块、水和盆不与外界发生相互作用构成一孤立系统，经过一定时间以后，铁和水以及水的各部分冷热状态趋于均匀一致，并最终保持这一状态而不发生变化。情景情景 2 2：密闭容器中水在一定温度下当蒸发到一定程度后，蒸发现象
3、将停止，水和水汽都将不再发生宏观变化。6平衡态下系统的宏观性质不随时间变化系统处于平衡态，组成系统的分子仍在作热运动，但分子运动的平均效果不随时间改变，宏观上表现为系统的宏观性质保持恒定不变.平衡态是理想化模型，是在一定条件下对实际情况的概括和抽象.7在不受外界条件影响下，在不受外界条件影响下，经过足足够长时间后后系系统必将达到一个宏必将达到一个宏观上看来不随上看来不随时间变化化的状的状态，这种状种状态称称为平衡平衡态。思考与讨论思考与讨论 1.将一根金属棒的两端分别与冰水混合物及沸水接触，热流从沸水端流向冰水端，经足够长的时间后，热流达到某一稳定不变的数值，此时金属棒各处的温度不随时间变化，
4、但不同位置处的温度不同.系统(金属棒)是否处于平衡态？说明理由2.某同学认为，处于平衡态下系统的宏观性质，系统不同部分状态参量取值（如压强、温度）一定相同？这种说法是否正确？8系统处于平衡状态，系统的宏观性质不随时间变化，但并不表示系统各部分的宏观性质处处相同。例如水和水蒸气组成的系统，达到平衡时它内部的某些宏观性质相同(如温度相同)，另一些却不同(如密度).比如处于重力场中的大气，达到平衡时，不同高度处大气的压强和密度不同.9非平衡态的一个例子非平衡态的一个例子气体自由膨胀气体自由膨胀10挡板真空充满气体撤去挡板后，气体自发地流入右侧空间，不会受到阻碍作用，该过程气体处于非平衡态.经过很长时
5、间后，气体达到平衡状态，各处压强和温度相同.从非平衡态到最终的平衡态通过分子的热运动产生的碰撞实现.二、热平衡和温度二、热平衡和温度温度最早是以人们触摸物体时的冷热感觉为基础而形成的概念。这种通过主观感觉判断物体温度高低的做法是不精确的和不可靠的。例如，数九寒天在室外用手触摸铁器和木柄，感觉铁器较冷，实际二者温度相同。111690年，英国人洛克(John Locke，1632-1704)曾做过这样一个实验：用三个容器，分别盛以冷水、温水和热水。将左手放入热水中，右手放在冷水中，然后再将两只手都放在温水中。两只手感觉不同。左手觉得温水是凉的，右手感到温水是热的。作为热学的重要概念，必须给温度建立
6、起严格的、科学定义，确定一个客观的、可以用数值表示的量度方法。12经过一段时间后，两个系统的状态不再变化。两个系统达到一种共同的状态，叫做热平衡态热平衡态。A、B两系统处于热平衡热平衡。13A(pA，VA)B(pB，VB)导热壁绝热壁一段时间后，A、B和C分别达到热平衡。再让A和B热接触，实验发现A、B两个系统的状态无任何变化,A、B已经达到热平衡.14绝热壁CAB绝热壁壁导热壁导热壁热力学第零定律热力学第零定律在不受外界影响的情况下，只要在不受外界影响的情况下，只要A和和B同时与同时与C处于热平衡，即使处于热平衡，即使A和和B没没有热接触，它们仍然处于热平衡状态，有热接触，它们仍然处于热平衡
7、状态，这种规律被称为这种规律被称为热平衡定律热平衡定律，也称为，也称为热热力学第零定律力学第零定律.15热力学第零定律是热力学中的基本实验定律，由英国物理学家否勒(R.H.Fowler)1939年提出，在逻辑上应在热力学第一、第二、第三定律之前，但提出时间较晚，故曰热力学第零定律.热力学第零定律指出：互为热平衡的物体之间必存在一个共同的特征，具有某种共同的宏观性质，都具有某个相同的物理量，反映系统热运动状态的特征。这种性质决定不同的系统相互热接触时，最终必将达到热平衡。该物理量即系统的温度。热力学第零定律给出了温度的定义，为温度概念的科学定义提供了实验基础，为温度的测量提供了理论依据.16温度
8、是决定一系统是否与其他系统处于热平衡的物理量.一切互为热平衡的系统都具有相同的温度。若两个热力学系统温度相同，这两个系统处于热平衡。若没有达到热平衡，则温度一定不等。思考：温度计的工作原理是什么？17三、温度计与温标热力学第零定律给出温度的定义以及判断两个系统温度是否相同的方法，但不能给出温度的具体的数值。为定量地测量温度，必须确定温度的数值表示方法，然后以此为根据对温度计进行刻度。温度的数值表示法叫做温标温标。18建立一种温标，须包含三个要素：1.1.选择测温物质和测温参量选择测温物质和测温参量温度改变，物体的一些属性发生变化，例如水银温度计的体积随温度改变.确立温标，首先选择一特定的物质(
9、如水银)某一随温度变化的属性(如水银的体积、电阻温度计的金属丝的电阻率).表示这种属性的物理量叫做测温参量测温参量.测温参量随温度发生显著、单调而连续的变化。192.2.规定测温参量随温度的变化关系规定测温参量随温度的变化关系测温物质选定后，须规定测温参量随温度的变化关系.常规定测温参量随温度作线性变化.3.3.选定标准温度点并规定其数值选定标准温度点并规定其数值例如摄氏温标规定：标准大气压下冰的熔点为0，水的沸点为100。注：摄氏温标由瑞典天文学家摄尔修斯(A.Celsius，1701-1744)1742年制订.20经验温标经验温标：利用特定测温物质的特定测温属性建立的温标。热力学温标热力学
10、温标：不依赖任何测温物质和测温参量建立的理想温标.由英国物理学家开尔文(L.Kelvin，1824-1907)1848年建立.测量的温度叫热力学温度，热力学温度，用符号T表示，单位为开开，符号K.与摄氏温标的关系为：T/K=t/+273.152122宇宙大爆炸后的10-43秒1023K地球上出现的最高温度331K(58)氢弹爆炸中心108K地球上出现的最低温度(南极)185K(-88)实验室内获得的最高温度6107K月球背阴面90K(-183)太阳中心1.5107K氮的沸点(1atm)77K太阳表面6103K氦的沸点(1atm)4.2K地球中心4103K星际空间2.7K乙炔焰2.9103K实验室内获得的最低温度510-8K月球向阳面4102K(127)温度大观思考与练习思考与练习1.太阳中心温度为107K，太阳表面温度6000K，太阳内部不断发生热核反应，所产生的热量以恒定不变的热产生率从太阳表面向周围散发.试问太阳是否处于平衡态？2.作匀加速直线运动的车厢中放一匣子，匣子中的气体是否处于平衡态？3.平衡态和热平衡两个概念有何联系与区别？4.用温度计测量温度的根据是什么？23