傳熱學(xué)現(xiàn)象解釋題

1、傳熱學(xué)現(xiàn)象解釋題1、夏季在維持20C的室內(nèi)工作，穿單衣感到舒適，而冬季在 保持23C的室內(nèi)工作時(shí)，卻必須穿絨衣才覺(jué)得舒服。試從傳 熱的觀點(diǎn)分析原因。答：首先，冬季和夏季的最大區(qū)別是室外溫度的不同。夏季室外溫度 比室內(nèi)氣溫高， 因此通過(guò)墻壁的熱量傳遞方向是出室外傳向室內(nèi)。 而 冬季室外氣溫比室內(nèi)低，通過(guò)墻壁的熱量傳遞方向是由室內(nèi)傳向室 外。因此冬季和夏季墻壁內(nèi)表面溫度不同，夏季高而冬季低。因此， 盡管冬季室內(nèi)溫度(23 C)比夏季略高(20 C),但人體在冬季通過(guò)輻射 與墻壁的散熱比夏季高很多。 根據(jù)上題人體對(duì)冷感的感受主要是散熱 量的原理，在冬季散熱量大，因此要穿厚一些的絨衣。2、 冬天， 經(jīng)

2、過(guò)在白天太陽(yáng)底下曬過(guò)的棉被，晚上蓋起來(lái)感到 很暖和，并且經(jīng)過(guò)拍打以后，效果更加明顯。試解釋原因。 答：棉被經(jīng)過(guò)晾曬以后，可使棉花的空隙里進(jìn)人更多的空氣。而空氣 在狹小的棉絮空間里的熱量傳遞方式主要是導(dǎo)熱， 由于空氣的導(dǎo)熱系5數(shù)較小(20 C, 1.01325 X 10 Pa時(shí)，空氣導(dǎo)熱系數(shù)為0.0259W/(m K), 具有良好的保溫性能。 而經(jīng)過(guò)拍打的棉被可以讓更多的空氣進(jìn)入， 因 而效果更明顯。到太空3、在地球表面某實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)的自然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)，中是否仍然有效，為什么？ 答：該實(shí)驗(yàn)到太空中無(wú)法得到地面上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 因?yàn)樽匀粚?duì)流是由 流體內(nèi)部的溫度差從而引起密度差并在重力的作用下引起的。

3、 在太空 中實(shí)驗(yàn)裝置格處于失重狀態(tài)， 因而無(wú)法形成自然對(duì)流， 所以無(wú)法得到 頂期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4、在對(duì)流溫度差大小相同的條件下 , 在夏季和冬季 , 屋頂天 花板內(nèi)表面的對(duì)流放熱系數(shù)是否相同 ?為什么 ? 答：在夏季和冬季兩種情況下 ,雖然它們的對(duì)流溫差相同 , 但它們的內(nèi) 表面的對(duì)流放熱系數(shù)卻不一定相等。原因：在夏季tf vtw,在冬季tf > t w, 即在夏季 , 溫度較高的水平壁面在上 , 溫度較低的空氣在下 , 自然 對(duì)流不易產(chǎn)生 , 因此放熱系數(shù)較低 .反之, 在冬季, 溫度較低的水平壁 面在上, 而溫度較高的空氣在下 , 自然對(duì)流運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)烈 , 因此, 放熱系 數(shù)較高。5、冬

4、天， 在相同的室外溫度條件下， 為什么有風(fēng)比無(wú)風(fēng)時(shí)感 到更冷些？答：假定人體表面溫度相同時(shí)， 人體的散熱在有風(fēng)時(shí)相當(dāng)于強(qiáng)制對(duì)流 換熱，而在無(wú)風(fēng)時(shí)屬自然對(duì)流換熱 （不考慮熱輻射或假定輻射換熱量 相同時(shí)）。而空氣的強(qiáng)制對(duì)流換熱強(qiáng)度要比自然對(duì)流強(qiáng)烈。因而在有 風(fēng)時(shí)從人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些6、試述沸騰換熱過(guò)程中熱量傳遞的途徑。答：半徑R> Rmin的汽泡在核心處形成之后，隨著進(jìn)一步地的加熱，它 的體積將不斷增大，此時(shí)的熱量是以導(dǎo)熱方式輸入，其途徑一是由汽 泡周圍的過(guò)熱液體通過(guò)汽液界面輸入，另一是直接由汽泡下面的汽固界面輸入，由于液體的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于蒸汽，故熱量傳遞的主要途徑 為前者

5、。當(dāng)汽泡離開(kāi)壁面升入液體后，周圍過(guò)熱液體繼續(xù)對(duì)它進(jìn)行加 熱,直到逸出液面，進(jìn)入蒸汽空間。7、兩滴完全相同的水滴在大氣壓下分別滴在表面溫度為120 C和400 C的鐵板上，試問(wèn)滴在哪塊板上的水滴先被燒干，為什么？答：在大氣壓下發(fā)生沸騰換熱時(shí)，上述兩水滴的過(guò)熱度分別是二C和IC，由大容器飽和沸騰曲線，前者表面發(fā)生的是核態(tài)沸騰，后者發(fā)生膜態(tài)沸騰。雖然前者傳熱溫差小，但其表 面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大，從而表面熱流反而大于后者。所以水滴滴在120C的鐵板上先被燒干。8有一臺(tái)放置于室外的冷庫(kù)，從減小冷庫(kù)冷量損失的角度出 發(fā)，冷庫(kù)外殼顏色應(yīng)涂成深色還是淺色？答：要減少冷庫(kù)冷損，須盡可能少地吸收外界熱量，而盡可能多地向

6、外釋放熱量。因此冷庫(kù)敗取較淺的顏色，從而使吸收的可見(jiàn)光能量較少，而向外發(fā)射的紅外線較多。9、利用同一冰箱儲(chǔ)存相同的物質(zhì)時(shí)， 試問(wèn)結(jié)霜的冰箱耗電量 大還是未結(jié)霜的冰箱耗電量大？答：當(dāng)其它條件相同時(shí)， 冰箱的結(jié)霜相當(dāng)于在冰箱蒸發(fā)器和冰箱冷凍 室(或冷藏室)之間增加了一個(gè)附加熱阻，因此，要達(dá)到相同的制冷 室溫度，必然要求蒸發(fā)器處于更低的溫度。所以，結(jié)霜的冰箱耗電量 更大。10、有人將一碗熱稀飯置于一盆涼水中進(jìn)行冷卻。為使稀飯 涼得更快一些， 你認(rèn)為他應(yīng)該攪拌碗中的稀飯還是盆中的涼 水？為什么？答：從稀飯到?jīng)鏊且粋€(gè)傳熱過(guò)程。顯然，稀飯和水的換熱在不攪動(dòng) 時(shí)屬自然對(duì)流。而稀飯的換熱比水要差。 因此要強(qiáng)

7、化傳熱增加散熱量， 應(yīng)該用攪拌的方式強(qiáng)化稀飯側(cè)的傳熱。11、在寒冷的北方地區(qū)，建房用磚采用實(shí)心磚還是多孔的空 心磚好？為什么？答：在其他條件相同時(shí)，實(shí)心磚材料如紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)約為 0.5W/(m K) (35C),而多孔空心磚中充滿著不動(dòng)的空氣，空氣在純導(dǎo) 熱(即忽略自然對(duì)流)時(shí)其導(dǎo)熱系數(shù)很低，是很好的絕熱材料。因而 用多孔空心磚好。12、電影泰坦尼克號(hào)里，男主人公杰克在海水里被凍死 而女主人公羅絲卻因躺在筏上而幸存下來(lái)。 試從傳熱學(xué)的觀 點(diǎn)解釋這一現(xiàn)象。答：杰克在海水里其身體與海水間由于自然對(duì)流交換熱量， 而羅絲在 筏上其身體與空氣之間產(chǎn)生自然對(duì)流。 在其他條件相同時(shí)， 水的自然 對(duì)流強(qiáng)度要

8、遠(yuǎn)大于空氣， 因此杰克身體由于自然對(duì)流散失能量的速度 比羅絲快得多。因此杰克被凍死而羅絲卻幸免于難。13、某樓房室內(nèi)是用白灰粉刷的 , 但即使在晴朗的白天 , 遠(yuǎn)眺 該樓房的窗口時(shí) , 總覺(jué)得里面黑洞洞的 , 這是為什么 ?答：窗口相對(duì)于室內(nèi)面積來(lái)說(shuō)較小 , 當(dāng)射線 （可見(jiàn)光射線等 ）從窗口進(jìn) 入室內(nèi)時(shí)在室內(nèi)經(jīng)過(guò)多次反復(fù)吸收、反射 , 只有極少的可見(jiàn)光射線從 窗口反射出來(lái) , 由于觀察點(diǎn)距離窗口很遠(yuǎn) , 故從窗口反射出來(lái)的可見(jiàn) 光到達(dá)觀察點(diǎn)的份額很小 , 因而就很難反射到遠(yuǎn)眺人的眼里 , 所以我 們就覺(jué)得窗口里面黑洞洞的 .14、人造地球在衛(wèi)星在返回地球表面時(shí)為何容易被燒毀？答：衛(wèi)星在太空中正

9、常運(yùn)行時(shí)， 其表面的熱量傳遞方式主要依靠與太 空及太陽(yáng)等星體的輻射。 而在衛(wèi)星返回地面的過(guò)程中， 由于與大氣層 之間的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，無(wú)法及時(shí)散失，因而易被燒毀。15、北方深秋季節(jié)的清晨，樹(shù)葉葉面上常常結(jié)霜，試問(wèn)樹(shù)葉 上、下表面的哪一面結(jié)霜？為什么？答：霜會(huì)結(jié)在樹(shù)葉上的表面。因?yàn)榍宄?，上表面朝向太空，下表面?向地面。 而太空表面的溫度低于攝氏零度， 而地球表面溫度一般在零 度以上。由于相對(duì)樹(shù)葉下表面來(lái)說(shuō)， 其上表面需要向太空輻射更多的 能量，所以樹(shù)葉下表面溫度較高， 而上表面溫度較低且可能低于零度， 因而容易結(jié)霜。16、窗玻璃對(duì)紅外線幾乎不透明，但為什么隔著玻璃曬太陽(yáng) 卻使人感到暖和？回答：窗玻璃對(duì)紅外線不透明，但對(duì)可見(jiàn)光卻是透明的，因而隔 著玻璃曬太陽(yáng)， 太陽(yáng)光可以穿過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)， 而室內(nèi)物體發(fā)出的紅 外線卻被阻隔在窗內(nèi)，因而房間內(nèi)溫度越來(lái)越高，因而感到暖和。17、在太陽(yáng)系中地球和火星距太陽(yáng)的距離相差不大，但為什 么火星表面溫度晝夜變化卻比地球要大得多？答：由于火星附近沒(méi)有大氣層，因而在白天，太陽(yáng)輻射時(shí)火星表現(xiàn)溫 度很高，而在夜間， 沒(méi)有大氣層的火星與溫度接近于絕對(duì)零度的太空 進(jìn)行輻射換熱，因而表面溫度很低。而地球附近由于大氣層（主要成 份是 CO2 和水蒸氣）的輻射作用，夜間天空溫度比太空高，白天大 氣層又會(huì)吸收