2020学年高中物理 第七章 分子动理论 4 温度和温标素材 新人教版选修3-3

2020学年高中物理 第七章 分子动理论 4 温度和温标素材 新人教版选修3-3

‎4　温度和温标 ‎ 教学建议 平衡态和非平衡态的概念是本节中的一个知识点,但教学目标对此要求不高,学生只要知道就可以了。热力学第零定律给出了温度的宏观定义,也为温度的测量提供了理论依据,是本节的重点。此定律也是温度计测量物体温度的原理,因为互为热平衡的物体具有相同的温度。在初中物理中,将温度定义为“表示物体冷热程度的物理量”,这是对温度的一个通俗解释。温度的严格定义及测量原理是建立在热平衡定律基础上的,温度标志一个物体与其他物体是否处于热平衡状态的性质,它的特征是一切互为热平衡的物体都具有相同的数值。教学中,教师应举出一些实例,引导学生体会“共同热学性质”指的是什么。‎ 参考资料 温度和温标 温度是彼此处于热平衡的物体共同的状态参量。温度是表示物体的冷热程度的物理量。从分子动理论的观点看,温度标志着物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度,温度是大量分子的平均动能的标志。‎ 从微观上对分子动理论进行探讨,热运动是物质的一种运动形式,是宏观物体(气体、液体和固体)内部大量微观粒子(如分子、原子、电子等)的一种永不停息的无规则运动。一个物体或一个系统在热平衡时的温度,只取决于其内部微观粒子热运动的 状况,热运动越剧烈,其温度就越高。在热运动中,虽然每个微观粒子的运动具有极大的偶然性,但是在构成物体或系统的大量微观粒子的总体上,却遵从确定的规律,这种规律性称为统计规律性,统计方法和一般理论应用到各种具体问题上,就可以使各种热学问题获得解决。‎ 温度的数值表示称为温标。‎ 华氏温标,荷兰的华伦海特,他做了一系列实验,发现每一种液体都像水一样有一个固定的沸点,并且发现,沸点随大气压变化。他第一次提出了在温度计中普遍使用水银。后来,华伦海特又发现了水的沸点‎212℉‎,且水的冰点与沸点之间恰好为‎180℉‎,并选择水的冰点(‎32℉‎)和水的沸点(‎212℉‎)作为两个固定点,这就是华氏温标(tF=‎32℉‎+t)。‎ 摄氏温度,作为百度温标的使用,是植物学家标耐、天文学家摄尔修斯和施勒默尔等人采用的。摄尔修斯以水银为测温物质,于1742年选定水的沸点为‎0℃‎,冰点为‎100℃‎,后来接受了他人的建议,八年后由施勒默尔把这两个定标点倒转过来,成为现今的摄氏百分温标。‎ 热力学绝对温标,开尔文于1848年发表《基于卡诺的热的动力论和雷诺观察的计算所得的绝对温标》一文。他指出“按照卡诺所确定的热和动力之间的关系,在计算从热获得机械功的表达式时,热量及温度间隔是仅仅需要考虑的两个因素,既然我们已经有独立测量热量的一个确定体系,那么我们就能够测量温度间隔。根据这个测量,就可以对绝对的温度差作出估计,现在我所建议的温标的特点是任何1度都具有相同的值,这就是说当1单位的热从温度为T的物体A传给温度为T-1的物体B,则不论T的数值是什么,都将给出同样的机械效率,这样的温标应当称为绝对温标,因为这种温标的特点是它和任何特殊物质的物理性质完全无关。称为‘热力学绝对温标’。热力学温标的零度,叫绝对零度。”国际计量大会把水的三相点定为热力学温标的基本固定点,并规定为273.16K。在摄氏温标中,水的三相点的温度是0‎.01℃‎,则绝对零度就是‎-273.15 ℃‎。 ‎