第4节 温度和温标
1．知道热力学系统的状态参量及平衡态。
2．明确热平衡的概念，理解热平衡定律及热平衡与温度的关系。
3．了解温度计的原理，知道什么是温标，知道热力学温度与摄氏温度的换算关系。
一、状态参量与平衡态
1．系统：在热学中，把由大量分子组成的研究对象称为一个热力学系统，简称系统。
2．状态参量：热学中描述系统状态的物理量。常用状态参量为压强、体积、温度。通常用体积描述它的几何性质，用压强描述力学性质，用温度描述热学性质。
3．平衡态：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，必然达到一个宏观性质不再随时间变化的稳定状态，这种状态叫平衡态。
二、热平衡与温度
1．热平衡：两个相互接触的热力学系统的参量不再变化，此时两个系统达到了热平衡。
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。
3．温度：两个系统处于热平衡时，它们具有一个“共同性质”，我们就把表征这一“共同性质”的物理量定义为温度。一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。
三、温度计与温标
1．如果要定量地描述温度，就必须有一套方法，这套方法就是温标；确定一个温标时首先要选择一种测温物质，根据这种物质的某个特性来制造温度计。确定了测温物质和这种物质用以测温的某种性质以后，还要确定温度的零点和分度的方法。
2.热力学温标表示的温度叫做热力学温度，它是国际单位制中七个基本物理量之一，用符号T表示，单位是开尔文，简称开，符号为K。
3．摄氏温标与热力学温标的关系：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，它与热力学温度T的关系是T＝t＋273.15 K。
判一判
(1)温度是决定一个系统与另一个系统是否达到热平衡状态的物理量。( )
(2)温度升高了1 ℃就是升高了1 K。( )
(3)物体的温度由本身决定，数值与所选温标无关。( )
提示：(1)√ (2)√ (3)×
课堂任务
对状态参量、平衡态与热平衡的理解
1．热力学系统的状态参量
(1)体积V：系统的几何参量，它可以确定系统的空间范围。
(2)压强p：系统的力学参量，它可以描述系统的力学性质。
(3)温度T：系统的热学参量，它可以确定系统的冷热程度。
2．对平衡态的理解
(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．对热平衡的理解
(1)热平衡定律即热力学第零定律，决定系统是否达到热平衡的最主要参量是温度，也就是说只要温度不再发生变化，那么这两个系统就达到了热平衡。理解热平衡定律一定要抓住温度这一状态量。
(2)平衡态不是热平衡：平衡态是对某一系统而言的，热平衡是对两个接触的系统而言的；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。
