第七章 分子动理论
第四节 温度和温标
杯子中盛有正在熔化的0℃的冰水 混合物，若将其移至0℃的房间，冰和 水质量各怎样变化?说说其中的道理．
思考：初中阶段学习的热传递方 向是怎样的?若两个接触物体间没有 发生热传递．这两个物体一定具有怎 样的共性?
第四节 温度和温标
一、平衡态与状态参量
1、系统：物理学中，把所研究的对象称为系统．
3、平衡态：系统所有宏观性质不随时间变 化时状态称之为平衡态．
一个物理学系统，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 状态参量会达到稳定．
热学系统所处的平衡态往往是一种动态的 平衡，这种动态平衡性质充分说明热运动是物 质运动的一种特殊形式。
例1．在热学中，要描述一定气体的宏观
(4) 热力学温标与热力学温度T的关系： T＝t+273.15 K
(5)说明
①摄氏温标的单位“℃”是温度的常用单位， 但不是国际制单位，温度的国际制单位是开尔文， 符号为K．在今后各种相关热力学计算中，一定 要牢记将温度单位转换为热力学温度即开尔文；
②由T＝t+273.15 K可知，物体温度变化l℃与 变化l K的变化量是等同的，但物体所处状态为 l℃与l K是相隔甚远的；
解析：因金属棒一端与0℃冰接触，另一端与 100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度不变 时，金属棒两端温度始终不相同，虽然金属棒内 部温度分布处于一种从低到高逐渐升高稳定状态， 但其内部总存在着沿一定方向的能量交换，所以 金属棒所处的状态不是平衡态．
答案：否，因金属棒各部分温度不相同，存 在能量交换．
2、热平衡定律(又叫热力学第零定律)： 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。
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。
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，它的特征就是“一切达到热 平衡的系统都具有相同的温度”这就是常用温度 计能够用来测量温度的基本原理．
状态，需要确定下列哪些物理量B( CD )
A．每个气体分子的运动速率 B．压强
C．体积
D．温度
解析：描述系统的宏观状态，其参量是宏观 量，每个气体分子的运动速率是微观量，不是气 体的宏观状态参量．气体的压强、体积、温度分 别是从力学、几何、热学三个角度对气体的性质 进行的宏观描述，是确定气体宏观状态的三个状 态参量．显然B、C、D选项正确．
若温度计跟物体A处于热平衡，它同时也跟物 体B处于热平衡，根据热平衡定律，A的温度便与 B的温度相等.
系统达到热平衡的宏观标志就是温度相同， 若温度不同即系统处于非平衡态，则系统一定存 在着热交换。
例2、一金属棒的一端与0℃冰接触，另一 端与100℃水接触，并且保持两端冰、水的温度 不变．问当经过充分长时间后，金属棒所处的状 态是否为热平衡态?为什么?
三、温度计与温标
1、温标：定量描述温度的方法叫做温标
温标的建立包含三个要素： ①选择温度计中用于测量温度的物质，即测温 物质； ②对测温物质的测温属性随温度变化规律的定 量关系作出某种规定； ③确定固定点即温度的零点和分度方法．
2、热力学温度． (1)定义：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。 (2)符号: T， (3热平衡：两个系统之间没有隔热材料，它们 相互接触，或者通过导热性能很好的材料接触， 这两个系统的状态参量将会互相影响而分别改 变．最后，两个系统的状态参量不再变化，说明 两个系统已经具有了某个“共同性质”，此时我 们说两个系统达到了热平衡．
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．
③一般情况下， T＝t+273 K
例3实际应用中，常用到
一种双金属温度计．它是
利用铜片与铁片铆合在一
起的双金属片的弯曲程度
随温度变化的原理制成的，
如图7—4—1所示．已知
左图中双金属片被加热时，
其弯曲程度会增大，则下
列各种相关叙述中正确
的有 (
)
ABC
双金属温度计 图7－4－1
A．该温度计的测温物质是铜、铁两种热膨胀系数不同的金属 B．双金属温度计是利用测温物质热胀冷缩的性质来工作的 C．由左图可知，铜的热膨胀系数大于铁的热膨胀系数 D．由右图可知，其双金属征的内层一定为铜．外层一定为铁
系统以外的周围物体称之为外界或环境， 系统与外界之间往往存在相互的作用．在物理 学研究中，对系统内部问题，往往采取“隔离” 分析方法，对系统与外界的相互作用问题，往 往采取“整体”分析的方法．
2、状态参量 ： 描述物质系统状态的宏观物 理量叫做状态参量．
物理学中，需要研究系统的各种性质，包括 几何性质、力学性质、热学性质、电磁性质等 等．为了描述系统的状态。需要用到一些物理量， 例如：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等等