凡是上过初中的小朋友都知道,温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。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。
从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。对于个别分子来说,温度是没有意义的。根据某个可观察现象(如水银柱的膨胀),按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。对于人来说,温度就是一种感觉,就是平均分子动能低的物质和你皮肤进行热交换时候,产生的一些电信号。
1、温度:温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快,即温度愈高,物体愈热;分子运动愈慢,即温度愈低,物体愈冷。从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志,温度是分子热运动的集体表现,含有统计意义。
温度只能根据某个可观察现象(如水银柱的膨胀),来间接反应温度。
细心的小朋友会联想到,分子会不会像地球一样运动呢?比如绕太阳转,自转,同时还上下震动呢,这些会影响温度吗?单位体积的分子的数量会不会影响温度呢?答案是肯定的,这需要更为复杂的数学来计算了,不过日常生活中,用温度计足以满足日常需求了。
2.热量:热量是指在热传递过程中转移能量的多少,即能量的变化量,热量跟热传递紧密相连,离开了热传递就无热量可言,对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”,不能在热量名词前加“有”“没有”或“含有”。
3、改变内能的方式:热传导、热辐射、做功
4、初高中的热量计算
(1)热量的计算公式:Q=cmΔt,其中Δt表示温度的变化量:
(2)燃料完全燃烧释放出热量的计算公式:$Q=qm$,其中q的单位是J/kg,气体、液体燃烧时用公式$Q=qV$计算,其中q的单位是J/m3
(3)电流通过导体产生的电热计算公式为$Q=I^2Rt$,即焦耳定律:电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比.
用现代物理学观点来看,分子是由原子构成,原子是由原子核和核外电子云构成,电子云把原子束缚在一起构成分子。包围分子的电子云,有融合倾向时,就产生吸引力,不能融合在一起,就产生排斥力。
分子力特别像弹簧,无论是压缩还是拉升势能都增加,同时每个分子自身也会运动。
内能和机械能惊人的相似,一个是在引力的范畴,一个是在电磁力的范畴。
改变物体的内能有两种方式:做功和热传递,即物体的内能改变了,可能是由于物体吸收(或放出)了热量,也可能是对物体做了功(或物体对外做了功)。
当固体的温度升高,微观上分子动能增加,分子在平衡距离附近震动,此时固体就会变成液体,如果动能继续增加,已经足以脱离其引力,那么他就会变成气体,这期间能量的变化和宏观的机械能没什么不同。
固体——液体——气体 吸热
气体——液体——固体 放热
如果要测量温度,我们首先要有一个温度计,还要有一个温度标准。
目前世界上有许多不同的温度标准,常见的有摄氏温标、华氏温标、热力学温标。
摄氏温标
它的发明者是Anders Celsius(1701—1744),其结冰点是0℃,沸点为99.974℃。1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下,把冰水混合物的温度规定为0度,水的沸腾温度规定为99.974度,现实中常取100°。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分,每一份称为1摄氏度。记作1℃。摄氏温度已被纳入国际单位制。物理学中摄氏温度表示为t,
开尔文温标
热力学温标是由威廉·汤姆森,第一代开尔文男爵于1848年利用热力学第二定律的推论卡诺定理引入的。它是一个纯理论上的温标,因为它与测温物质的属性无关。符号T,单位K(开尔文,简称开)
1K和1°的温度间隔一样,但是起点不同,因为K被赋予了新的物理意义,开尔文引入“绝对零度”的概念,即温度到达0K即-273℃气体便停止了一切的运动。
也就是说在开尔文体系下只有最低的0k,而没有温度的上限。
华氏度
华氏度(Fahrenheit scale),是指用来计量温度的单位,符号℉。华氏度 = 32+ 摄氏度× 1.8。
华氏度(°F),是温度的一种度量单位,以其发明者德国人华伦海特(Gabriel Daniel Fahrenheit,1686年—1736年)命名的。1724年他发现液体金属水银比酒精更适宜制造温度计,以水银为测温介质,发明了玻璃水银温度计,选取氯化铵和冰水的混合物的冰点温度为温度计的零度,他女朋友的温度为温度计的100度。在标准大气压下,冰的熔点为32℉,水的沸点为212℉,中间有180等分,每等分为华氏1度,记作“1℉”。
2 thoughts on “温度的本质是什么?”
学了大半天,我也搞糊涂了,本末倒置。自然界物质能量只有动能,势能。热量是人类自己定义的表象。
n你的理解没有问题,对于物质来说,确实只有动能和势能,但是对于生物来说,温度是最直观的东西,他是比动能势能更早被体验出来的。