普通高中物理选择性必修三 第二章第1节 温度和温标

这是一篇关于温度和温标的思维导图，主要内容包括：状态参量与平衡态、热平衡与温度、温标与温度计，作为备课参考。

• 普通高中物理选择性必修三 第二章第1节 温度和温标
• 内容来源|普通高中教科书 物理 选择性必修第三册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 要推论宏观物质的表现，就必须采用统计方法，由对个体原子（分子）物理参量的适当统计平均，来得出支配宏观行为的规律。——彭罗斯（英国数学家、物理学家，牛津大学教授，《皇帝新脑》的作者）
• 假如一个容器用挡板K隔开，容器中的气体被分成A、B两部分。打开挡板K后，如果容器与外界没有能量交换，经过一段时间后，容器内的气体会是什么状态？
• 状态参量与平衡态
• 系统与外界
  • 系统
    • 研究某一容器中气体的热学性质，研究对象是容器中的大量分子组成的系统，在热学中叫作一个热力学系统，简称系统。
  • 外界
    • 系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称外界。
  • 例如
    • 用酒精灯加热容器中的气体，气体就是一个热力学系统，而容器和酒精灯就是外界。
• 状态参量
  • 在热学中，为确定系统的状态，需要用到的物理量，叫作系统的状态参量。
    • 几何参量
      • 体积V：确定系统的空间范围。
    • 力学参量
      • 压强p：确定外界与系统之间或系统内部各部分之间力的作用。
    • 热学参量
      • 温度T：确定系统的冷热程度。
• 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能够达到稳定状态， 这种状态叫作平衡态。
  • 当系统处于平衡态时，系统所有状态参量都不随时间变化，因此能比较准确地描述系统的状态。
  • 在中学阶段，我们主要处理平衡态的问题。
• 热平衡与温度
• 热平衡
  • 研究一个系统与另一个系统相互作用的问题
    • 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。
  • 两个系统相互接触传热，经过一段时间，各自的状态参量不再变化了，这说明两个系统达到了平衡，这种平衡叫作热平衡。
  • 热平衡定律
    • 实验表明：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。
• 温度
  • 当两个系统A、B处于热平衡时，它们必定具有某个共同的热学性质。
    • 表征这一“共同的热学性质”的物理量叫作温度。
  • 温度是决定一个系统是否达到热平衡的物理量。
    • 达到热平衡的系统具有相同的温度。
  • 人们已观测的温度
• 温度计与温标
• 温标
  • 定量描述 温度的方法
    • 选择测温物质
      • 根据这种物质的某个特性来制造温度计。
        • 例如：根据水银的热膨胀来制造水银温度计。
        • 例如：根据气体压强随温度的变化来制造气体温度计。
    • 确定温度的零点和分度的方法
      • 例如：摄氏温标曾经规定，标准大气压下冰的熔点为0°C，水的沸点为100°C；并据此把玻璃管上0°C刻度与100°C刻度之间均匀分成100等份，每份算做1°C。
• 热力学温度
  • 国际单位制中基本物理量之一
    • 热力学温标表示的温度叫作热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一。
  • 表示符号：T
    • 单位是开尔文，简称开，符号为K。
  • 与摄氏温标的关系
    • 摄氏温标由热力学温标导出。
    • 摄氏温标所确定的温度用t表示
      • 根据国家标准，在表示温度差的时候可以用摄氏度代替开尔文，即1°C=1K。因此，这个式子中T的单位用K，t的单位用°C。
• 科学漫步 形形色色的温度计
• 自从伽利略制造了第一个温度计后，温度不再是主观感觉，而成了一个客观的物理量。
• 温度计
  • 双金属温度计
    • 把线膨胀程度不同的两种金属片压合在一起。
    • 温度变化时，双金属片的弯曲程度会发生变化，带动指针偏转来指示温度。
  • 热电偶温度计
    • 根据不同导体因温差而产生电动势的大小不同来制作的。
    • 把一条金属线的两端分别与另一条不同材料金属丝的两端熔焊，接成闭合电路，倘若两个焊点之间有温度差，电路中就有电动势产生，温度差越大，电动势也越大。
    • 热电偶温度计的测温探头，实际上就是两根金属丝相连的一个焊点。
    • 选择不同的金属丝可以做成不同的热电偶温度计，有的可以测量高达3000°C的高温，有的可以测量接近绝对零度的低温。
  • 电阻温度计
    • 根据金属的电阻率随温度的升高而变化的原理制成。
    • 常见金属电阻温度计
      • 铂电阻温度计：目前最精确的温度计。
      • 铜电阻温度计
  • 热敏电阻温度计
    • 利用某些半导体材料制作的，其电阻随温度的变化比导体更明显。
    • 热敏电阻的稳定性差，主要用于低精度的测量。
  • 其它
    • 压力表式温度计
      • 根据气体压强随温度变化的规律制作的。
    • 磁温度计
      • 某些铁磁性物质的磁性强弱跟温度有关，磁性的强弱便可以成为温度的标志。
    • 声速温度计
      • 声音的传播速度跟介质的温度有关，声速也可以成为温度的标志。
    • 频率温度计
      • 有些晶体（如石英）的固有频率跟温度有关，频率也可以成为温度的标志。
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