Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Температура и тепловое равновесие. Измерение температуры. Термометр

Молекулярная физика и термодинамика

02.03.2024
1851
0

Температура и тепловое равновесие

План урока

  • Теплообмен между телами с разной температурой
  • Понятие температуры и теплового равновесия
  • Теплоизолированная система. Полностью изолированная система

Цели урока

  • знать, как связаны направление передачи тепловой энергии с температурой взаимодействующих тел; понятия «температура», «термодинамическое равновесие», «теплоизолированная и полностью изолированная система»
  • уметь объяснять, в каком случае тела обмениваются тепловой энергией и как происходит теплообмен; приводить примеры теплоизолированных систем

Разминка

  • Одинаковая ли температура у металлических ножниц и у стола в вашей квартире?
  • Отдаёт ли лёд, брошенный в стакан с лимонадом, энергию или получает её?
  • Останавливается ли процесс теплопередачи между двумя телами с разной начальной температурой?

Теплообмен между телами с разной температурой

Опытным путём установлено, что тепловая энергия всегда передаётся от более нагретого тела к менее нагретому. Холодный лимонад в стакане в жаркий день довольно быстро нагреется до температуры окружающего воздуха: более тёплый воздух отдаст част своего тепла напитку. Во время глажения белья горячая поверхность утюга будет постоянно отдавать часть своего тепла окружающей среде, нагревая воздух в комнате. Степень нагретости тела характеризует такая физическая величина, как температура.

Рис. 1. Передача тепла от более нагретой руки к менее нагретой воде

Пусть температура человеческого тела t1, а температура воды со льдом t2 
(рис. 1). Если взять в руку стакан со льдом, то некоторое количество тепловой энергии от руки передастся жидкости. В случае, когда тело с температурой t1 отдаёт тепло телу с температурой t2, говорят, что первое тело имеет большую температуру 
t1 > t2.

Рис. 2. Передача тепла от более нагретой сковороды к менее нагретой руке

Рассмотрим другой пример. Пусть температура человеческого тела t1, а температура горячей сковороды t2 (рис. 2). Если попробовать взяться за ручку сковороды без прихватки, можно обжечься: часть тепловой энергии сковороды перейдёт в поверхность кожи. В случае, когда тело с температурой t1 получает тепло от тела с температурой t2, говорят, что первое тело имеет меньшую температуру t1 < t2.

Рис. 3. Теплообмена нет, так как температуры тел одинаковы

 

Наконец, если вы пожмёте руку товарищу и не почувствуете ни тепла, ни холода, значит, теплообмена не произошло (рис. 3). В случае, когда два тела с температурами t1 и t2 соответственно не обмениваются теплом, температуры этих тел равны t1 = t2.

Понятие температуры и теплового равновесия

Процесс теплопередачи между двумя термодинамическими системами с разными начальными температурами продолжается до тех пор, пока их температуры не станут равны. Когда два взаимодействующих тела имеют одинаковую температуру, говорят, что тела пребывают в состоянии термодинамического или теплового равновесия. В таком случае эти два тела можно рассматривать как единую термодинамическую систему.


Физическая величина, характеризующая степень нагретости термодинамической системы, находящейся в состоянии теплового равновесия, называется температурой .


Понятно, что термодинамическое равновесие наступает, когда каждая часть системы имеет одинаковую температуру: стакан с холодным напитком, оставленный в комнате, рано или поздно нагреется до температуры окружающего воздуха, при этом сначала нагреются молекулы на поверхности, но со временем всё вещество будет иметь одинаковую температуру — именно в этот момент наступает равновесие.


Все части системы, находящиеся в термодинамическом равновесии, имеют одинаковую температуру.


Теплоизолированная система. Полностью изолированная система

В случае, если термодинамическая система не обменивается теплом с окружающей средой, её называют теплоизолированной. Примером может служить термос или морозильная камера, хотя следует понимать, что идеальных теплоизолированных систем не бывает. Если при рассмотрении термодинамической системы «горячий чай – кружка» пренебречь теплообменом с окружающей средой, то такую систему также можно считать теплоизолированной. Потерями тепла в окружающую среду пренебрегают в тех случаях, когда теплообмен между телами (в нашем примере между чаем и кружкой) происходит намного быстрее теплообмена с окружающей средой.


Термодинамическую систему, не обменивающуюся теплотой с внешними телами, называют теплоизолированной .


В предыдущих параграфах мы узнали, что тела могут обмениваться энергией или посредством совершения работы, или посредством теплопередачи. Если внешние тела, не входящие в рассматриваемую термодинамическую систему, не совершают работу над данной системой, то такая система называется механически изолированной. Если данная система механически и теплоизолирована, то она называется полностью изолированной.

 

Эксперименты показывают, что температуры всех частей полностью изолированной термодинамической системы с течением времени будут иметь равные значения.


Полностью изолированная термодинамическая система с течением времени самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия.

 

Данное утверждение часто именуют нулевым законом термодинамики .


Итоги

  • Если тело с температурой t1 отдаёт тепло телу с температурой t2, говорят, что первое тело имеет большую температуру t1 > t2.
  • Если тело с температурой t1 получает тепло от тела с температурой t2, говорят, что первое тело имеет меньшую температуру t1 < t2.
  • Если два тела с температурами t1 и t2 соответственно не обмениваются теплом, температуры этих тел равны t1 = t2.
  • Температура — это физическая величина, характеризующая степень нагретости термодинамической системы, находящейся в состоянии теплового равновесия.
  • Все части системы, находящиеся в термодинамическом равновесии, имеют одинаковую температуру.
  • Теплоизолированная термодинамическая система не обменивается теплотой с внешними телами.
  • Любая полностью изолированная термодинамическая система с течением времени самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия.


Контрольные вопросы

 

1. Что можно сказать про температуры тел, если первое тело получает тепловую энергию от второго?
2. Что такое тепловое равновесие?
3. Приведите примеры теплоизолированных систем.


Предыдущий урок
Электродвигатели. Гальванометр. Электромагниты и их применение. Магнитное поле Земли
Магнитное поле
Следующий урок
Молекулярная теория строения вещества. Вещество и его структурные единицы. Свойства вещества. Модель молекулы. Примеры решения задач
Молекулярная физика и термодинамика
Урок подготовил(а)
teacher
Андрей Михайлович
Учитель физики
Опыт работы: 12 лет
Поделиться:
  • Витамины и их роль в организме. Регуляция обмена веществ. Нарушение обмена веществ

    Биология

  • Поэты русского зарубежья о Родине

    Литература

  • Удельная теплота парообразования. Кипение

    Физика

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке