《人教版物理选修3-3知识点突破》7.4 温度和温标（解析版）

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7.4 温度和温标

学习目标

1．明确热平衡与温度的概念。

2．理解热力学温度与摄氏温度的关系。

3．了解温度计的原理。

重点：1．理解摄氏温度的规定。

2．学会温度计的正确使用方法。

难点：1．理解摄氏温度。

2．如何做到读数既快又准确。

知识点一、状态参量与平衡态

1．系统和外界

（1）热力学系统：在热学中，把某个范围内大量分子组成的研究对象叫做热力学系统，简称系统。

（2）外界：系统之外与系统发生相互作用的其他物体统称为外界。

2．状态参量：在热学中，为确定系统的状态，需要用到的一些物理量，如热学参量温度、几何参量

体积、力学参量压强等。

3．平衡态：没有外界影响的情况下，系统所有性质都不随时间而变化的稳定的状态。对于一个不受

外界影响的系统，无论其初始状态如何，经过足够长的时间后，必将达到一个宏观性质不再随时间变化的

稳定状态。

知识点二、热平衡与温度

1．热平衡与热平衡定律

（1）热平衡：两个系统相互接触，它们之间没有隔热材料，或通过导热性能好的材料接触，这两个

系统的状态参量不再变化，此时的状态叫热平衡状态，我们说两系统达到了热平衡。

（2）热平衡定律：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，这个结论称为热平衡定律，又叫热力学第零定律。

2．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的状态。

（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，由

于涨落，仍可能发生偏离平衡状态的微小变化。

（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。因此可以说，

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。

（4）平衡态不是热平衡：平衡态是对某一系统而言的，是系统的状态，热平衡是对两个接触的系统

之间的关系而言的。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，直到温度相

同时，两个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。

① 相同点：平衡态和稳定状态的状态参量都不随时间发生变化．

② 不同点：二者最主要的区别是受不受外界的影响，如不受外界的影响系统的状态参量不变为平衡态，

反之为稳定状态．

③ 实例：如教室内的空气，不开空调空气的温度不变是平衡态，而打开空调，虽然温度不变化，但由

于存在外界的影响，是稳定状态

【特别提醒】①两个温度不同的物体相互接触时，这两个物体组成的系统处于非平衡态；最终两个系

统之间的关系是热平衡。

② 两个温度不同的物体，各自可能处于平衡态。

3．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。因为互为

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，即可比较温度的高低。

4．热平衡的性质：一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

【题1】下列状态中处于热平衡态的是

A．将一金属块放在沸水中加热足够长的时间 B．冰水混合物处在 0 ℃环境中

C．突然被压缩的气体 D．开空调 2分钟内教室内的气体

【答案】AB

【解析】系统处于热平衡态时，其状态参量稳定不变，金属块放在沸水中加热足够长的时间，冰水混

合物在 0 ℃环境中，其温度、压强、体积都不再变化，是平衡状态，故A、B对；突然被压缩的气体温度

升高，压强变大，故其不是平衡状态，C错；开空调 2分钟内教室内的气体温度、体积均要变化，故其不

是平衡状态，D错。

【题2】下列说法正确的是

A．两个系统处于热平衡时，它们一定具有相同的热量

B．若两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么这两个系统也必定处于热平衡

C．温度是决定两个系统是否达到热平衡状态的惟一物理量

D．热平衡定律是温度计能够用来测量温度的基本原理

【答案】BCD

【解析】热平衡的系统都具有相同的状态参量——温度，故A项错误，C项正确；由热平衡定律，若

物体与 A处于热平衡，它同时也与 B达到热平衡，则 A的温度便等于 B的温度，这也是温度计用来测量温

度的基本原理，故B、D项也正确。

点评：处理热平衡问题时，应把握以下两点：

（1）发生热交换时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量；

（2）达到热平衡时，系统一定具有相同的温度，其他参量未必相同。

【题3】下列状态处于热平衡态的是

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