第6章 第1节 温度与温标 物态变化-2021年初中物理竞赛及自主招生大揭秘专题突破 Word版有答案

第六讲 热学 热现象是日常生活中最常见的物理现象之一，冰雪融化、冬雾弥漫、热胀冷缩等，都和热现象有关。热现象即和温度有关的自然现象。本讲将阐述有关温度温标、物态变化以及物质的比热容的相关知识。 第一节 温度与温标 物态变化 一、温度与温标 (一)温度 温度在宏观上是表示物体冷热程度的物理量，例如，开水的温度要比冰水的温度高。温度在微观上表示分子无规则运动的剧烈程度。物质都是由分子构成的，分子又在永不停息地做无规则运动，但是即使是同一物体内的分子，它们做无规则运动的速率也是不尽相同的，有些分子速率大些，有些分子速率小些，所以每个分子无规则运动的动能也不尽相同。温度实际上是分子平均动能的唯一标志，温度越高，分子做无规则运动的平均动能越大。 (二)温标 温度的高低仅凭人的感觉来判断是不可靠的，温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。 测量温度的工具叫温度计，日常生活中常用的温度计是液体温度计，主要构造是玻璃泡、细管、玻璃管以及测温液体(比如水银、酒精和煤油等)。温度计的测量原理是利用液体的热胀冷缩。 right123825如图6.1所示，设温度计的玻璃泡容积为，细管粗细均匀，横截面积为，当温度为时测温液体恰好全部在玻璃泡内，当温度为时测温液体在细管内的高度为，测温液体的体积膨胀系数为(即温度每升高一个单位，体积增加量为原来的倍)，则温度从升高到时，液体体积增加了，解得，可见，在这种构造的温度计中，细管中的液柱高度与温度是一次函数关系，即定值。上式亦可写为的形式，即不同的液柱高度对应了不同的温度。这样，我们就可以据此来制定温标，从而精确地测量温度。 1．摄氏温标 摄氏温标是18世纪瑞典天文学家摄尔西斯建立的，摄氏温标的单位是“摄氏度”，符号为“℃”。摄氏温标定义为：在一个标准大气压下，把冰水混合物的温度规定为0℃，把沸水的温度规定为100℃，在0℃和100℃之间等分100份，每一份就是1℃。现在世界上许多国家都是使用摄氏度作为温度的常用单位。 常用的液体温度计，液柱在细管中的高度与温度成一次函数关系。最小分度值相同时，相邻两刻度线之间的距离越大，代表着该温度计越精确。如前文所述。同一种液体(即膨胀系数相同)，玻璃泡容积越大，细管的横截面积越小，温度变化相同时，液柱高度变化越大，温度计对温度的变化越敏感，温度计越精确。 例1 (上海第14届大同杯初赛)量程相同、最小刻度都是1℃的甲、乙、丙三支酒精温度计，玻璃泡的容积甲稍大一些，乙和丙相同，丙玻璃管的内径稍粗一些，甲和乙相同，由此可判断相邻两刻度线之间的距离是( )。 A．甲最长 B．乙最长 C．丙最长 D．一样长 分析与解 结合，变形得，取，于是玻璃泡容积越大，细管内径越小(即越小)，则液柱高度的变化越大，因此，甲温度计相邻两刻度线之间的距离最长，本题正确选项为。 例2 (上海第6届初中物理竞赛复赛改编)一只刻度均匀但刻度线位置不准的温度计，把它放在一标准大气压的沸水中，读数是90℃；把它放在冰水混合物中，读数是6℃。 (1)用这只温度计去测量某物体的温度，当它的示数为27℃时，该物体的真实温度是( ) A．21℃ B．25℃ C．26℃ D．29℃ (2)若温度计示数恰与此时真实温度相同，则真实温度为_____。 (3)该温度计示数与实际温度的关系式为_____(写出具体的函数解析式)。 分析与解 (1)画出如图6.2所示的示意图，并将真实温度与温度计示数一一对应标出，由于温度计刻度均匀，无论示数是否准确，温度的变化量与细管内液柱的长度的变化量的比值为一恒定值，而液柱长度的变化量可以用温度计的示数变化来表示，因此有，解得，选项B正确。 (2)设真实温度为时，温度计示数恰好也为，则有，解得。 (3)实际上， ... ...