生活中的傳熱學-(問答題整理答案)

1、 碩士研究生?高等工程熱力學與傳熱學?作業(yè)查閱相關資料,答復以下問題：1、一滴水滴到120度和400度的板上，哪個先干？試從傳熱學的角度分析？答：在大氣壓下發(fā)生沸騰換熱時,上述兩滴水的過熱度分別是t=twts=20和t=300,由大容器飽和沸騰曲線,前者外表發(fā)生的是泡態(tài)沸騰,后者發(fā)生膜態(tài)沸騰。雖然前者傳熱溫差小,但其外表傳熱系數大,從而外表熱流反而大于后者。所以水滴滴在120的鐵板上先被燒干。2、鍋鏟、湯勺、漏勺、鋁鍋等炊具的柄用木料制成，為什么？答：是因為木料是熱的不良導體,以便在烹任過程中不燙手。3、滾燙的砂鍋放在濕地上易破裂。為什么？答：這是因為砂鍋是熱的不良導體, 如果把燒得滾熱的砂鍋

2、,突然放到潮濕或冷的地方,砂鍋外壁的熱就很快地被傳掉，而內壁的熱又一下子傳不出來，外壁冷卻很快的收縮，內壁卻還很熱，沒什么收縮，加以陶瓷特別脆，所以往往裂開。或者：燙砂鍋放在濕地上時,砂鍋外壁迅速放熱收縮而內壁溫度降低慢,砂鍋內外收縮不均勻,故易破裂。4、往保溫瓶灌開水時，不灌滿能更好地保溫。為什么？答：因為未灌滿時,瓶口有一層空氣,是熱的不良導體,能更好地防止熱量散失。5、煮熟后滾燙的雞蛋放入冷水中浸一會兒，容易剝殼。為什么？答：因為滾燙的雞蛋殼與蛋白遇冷會收縮,但它們收縮的程度不一樣,從而使兩者脫離。6、用焊錫的鐵壺燒水，壺燒不壞，假設不裝水，把它放在火上一會兒就燒壞了。為什么？答：這是因

3、為水的沸點在1標準大氣壓下是100,錫的熔點是232,裝水燒時,只要水不干,壺的溫度不會明顯超過100,達不到錫的熔點,更達不到鐵的熔點,故壺燒不壞.假設不裝水在火上燒,不一會兒壺的溫度就會到達錫的熔點,焊錫熔化,壺就燒壞了。7、冬天水壺里的水燒開后，在離壺嘴一定距離才能看見“白氣，而緊靠壺嘴的地方看不見“白氣。這是因為緊靠壺嘴的地方溫度高，壺嘴出來的水蒸氣不能液化，而距壺嘴一定距離的地方溫度低；壺嘴出來的水蒸氣放熱液化成小水滴，即“白氣。答：這是因為緊靠壺嘴的地方溫度高,壺嘴出來的水蒸氣不能液化,而距壺嘴一定距離的地方溫度低；壺嘴出來的水蒸氣放熱液化成小水滴,即“白氣。8、某些表演者赤腳踩過

4、熾熱的木炭，從傳熱學角度解釋為何不會燙傷？不會燙傷的根本條件是什么？答：因為熱量的傳遞和溫度的升高需要一個過程，而表演者赤腳接觸熾熱木炭的時間極短，因此在這個極短的時間內傳遞的溫度有限，缺乏以到達令人燙傷的溫度，所以不會燙傷。根本條件：表演者接觸熾熱木炭的時間必須極短，以至于在這段時間內所傳遞的熱量不至于到達灼傷人的溫度9、我們許多人都喜歡在冬天有暖暖陽光時曬被子，我們都會深有體會，冬天經過在白天太陽底下曬過的棉被，晚上蓋起來會覺得很暖和，并且經過拍打以后，效果更加明顯。為什么？答：棉被經過晾曬以后，可使棉花的空隙里進入更多的空氣。而空氣在狹小的棉絮空間里的熱量傳遞方式主要是導熱，由于空氣的導

5、熱系數較小，具有良好的保溫性能。而經過拍打的棉被可以讓更多的空氣進入，因而效果更明顯。10、冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么有風比無風時感到更冷些？答：假定人體外表溫度相同時，人體的散熱在有風時相當于強制對流換熱，而在無風時屬自然對流換熱不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時。而空氣的強制對流換熱強度要比自然對流強烈。因而在有風時從人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些。11、在冬季的晴天，白天和晚上空氣溫度相同，但白天感覺暖和，晚上卻感覺冷。為什么？答：白天和晚上人體向空氣傳遞的熱量相同，且均要向溫度很低的太空輻射熱量。但白天和晚上的差異在于：白天可以吸收來自太陽的輻射能量，而晚上卻不能。因而

6、晚上感覺會更冷一些。12、夏季在維持20室內工作，穿單衣感到舒適，而冬季保持在22的室內工作時，為什么必須穿絨衣才覺得舒服？答：首先，冬季和夏季的最大區(qū)別是室外溫度不同。夏季室外溫度比室內溫度高，因此通過墻壁的熱量傳遞方向是由室外傳向室內。而冬季室外氣溫比室內氣溫低，通過墻壁的熱量傳遞方向是由室內傳向室外。因此冬季和夏季墻壁內外表溫度不同，夏季高而冬季低。盡管冬季室內溫度22比夏季略高20，但人體在冬季通過輻射與墻壁的散熱比夏季高很多。根據上題人體對冷暖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。13、我們國家北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結霜，、為什么霜會結在樹葉上外

7、表？答：這是因為清晨，上外表朝向太空，下外表朝向地面。而太空外表的溫度低于攝氏零度，而地球外表溫度一般在零度以上。由于相對樹葉下外表來說，其上外表需要向太空輻射更多的能量，所以樹葉下外表溫度較高，而上外表溫度較低且可能低于零度，因而容易結霜。14、窗玻璃對紅外線幾乎不透明，但是隔著玻璃依然會被太陽曬到的發(fā)熱？為什么？答：雖說窗玻璃對紅外線不透明，但對可見光卻是透明的，因而隔著玻璃曬太陽，太陽光可以穿過玻璃進入室內，而室內物體發(fā)出的紅外線卻被阻隔在窗內，因而房間內溫度越來越高，因而感到暖和。15、在寒冷的北方地區(qū)，現在建房越來越多的人開始采用多孔的空心磚。為什么？答：在其他條件相同時，實心磚材料

8、如紅磚的導熱系數約為0.5W/mK35，而多孔空心磚中充滿著不動的空氣，空氣在純導熱即忽略自然對流時其導熱系數很低，是很好的絕熱材料。16、冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么騎摩托車比步行感覺更冷？答：強制對流換熱強度與流體壁面之間的相對速度有關，相對速度越大，對流換熱越強。 與步行相比，騎摩托車時相對速度較大，對流換熱強度大，因此人體會散失較多的熱量從而感到更冷些。 皮手套和護膝，由于導熱系數小且有一定厚度，增加了一層較大的導熱熱阻，使總傳熱熱阻增大，從而可降低散熱量，從而起到保護作用。17、綠色住宅的一種節(jié)能方式夏天少用空調冬天多用暖氣就是在其房屋前栽種幾棵大型落葉喬

9、木，嘗試從傳熱學角度說明大樹的作用。答：夏天室內熱負荷主要來自太陽輻射，如房屋前栽種幾棵大樹，枝葉繁茂會遮擋陽光，使房屋處于樹蔭下，可以涼快些，從而減少使用空調。到了冬天，樹葉落光，太陽光線可直射到房屋上，因而又可推遲使用暖氣時間或少用暖氣。這樣便可到達節(jié)能的目的。 18、滾熱的食物盛在砂鍋里比在鋁鍋里不容易冷,為什么？答：這是由于陶瓷的砂鍋比金屬的鋁鍋傳熱慢,鍋壁又比擬厚,熱不容易傳出來。19、冬天時，用手摸72度的鐵和600度的木材感覺一樣嗎，為什么？請用傳熱學的知識解釋答：一樣，因為人手感覺到的冷暖實質是熱量傳遞的快慢，而鐵的導溫系數遠遠大于木頭的導溫系數。不同的溫差和不同的導

10、熱系數產生相同的熱流密度,故導熱效果相同。20 冬天，經過在白天太陽底下曬過的棉被，晚上蓋起來為什么感到很暖和？并且經過拍打以后，為什么效果更加明顯？答：棉被經過晾曬以后，可使棉花的空隙里進入更多的空氣。而空氣在狹小的棉絮空間里的熱量傳遞方式主要是導熱，由于空氣的導熱系數較小，具有良好的保溫性能。而經過拍打的棉被可以讓更多的空氣進入，因而效果更明顯。21 冬天，在相同的室外溫度條件下，為什么有風比無風時感到更冷些？答：假定人體外表溫度相同時，人體的散熱在有風時相當于強制對流換熱，而在無風時屬自然對流換熱不考慮熱輻射或假定輻射換熱量相同時。而空氣的強制對流換熱強度要比自然對流強烈。因而在有風時從

11、人體帶走的熱量更多，所以感到更冷一些。22 夏季在維持20室內工作，穿單衣感到舒適，而冬季保持在22的室內工作時，為什么必須穿絨衣才覺得舒服？答：首先，冬季和夏季的最大區(qū)別是室外溫度不同。夏季室外溫度比室內溫度高，因此通過墻壁的熱量傳遞方向是由室外傳向室內。而冬季室外氣溫比室內氣溫低，通過墻壁的熱量傳遞方向是由室內傳向室外。因此冬季和夏季墻壁內外表溫度不同，夏季高而冬季低。因此，盡管冬季室內溫度22比夏季略高20，但人體在冬季通過輻射與墻壁的散熱比夏季高很多。根據上題人體對冷暖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。23 利用同一冰箱儲存相同的物質時，試問結霜的冰箱耗電

12、量大還是未結霜的冰箱耗電量大？答：當其它條件相同時，冰箱的結霜相當于在冰箱蒸發(fā)器和冰箱冷凍室或冷藏室之間增加了一個附加熱阻，因此，要到達相同的制冷室溫度，必然要求蒸發(fā)器處于更低的溫度。所以，結霜的冰箱耗電量更大。24 有人將一碗熱稀飯置于一盆涼水中進行冷卻。為使稀飯涼得更快一些，你認為他應該攪拌碗中的稀飯還是盆中的涼水？為什么？答：從稀飯到涼水是一個傳熱過程。顯然，稀飯和水的換熱在不攪動時屬自然對流。而稀飯的換熱比水要差。因此要強化傳熱增加散熱量，應該用攪拌的方式強化稀飯側的傳熱。25 在寒冷的北方地區(qū)，建房用磚采用實心磚還是多孔的空心磚好？為什么？答：在其他條件相同時，實心磚材料如紅磚的導熱

13、系數約為0.5W/m·K35，而多孔空心磚中充滿著不動的空氣，空氣在純導熱即忽略自然對流時其導熱系數很低，是很好的絕熱材料。因而用多孔空心磚好。26 電影?泰坦尼克號?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。試從傳熱學的觀點解釋這一現象。答：杰克在海水里其身體與海水間由于自然對流交換熱量，而羅絲在筏上其身體與空氣之間產生自然對流。在其他條件相同時，水的自然對流強度要遠大于空氣，因此杰克身體由于自然對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。27 人造地球在衛(wèi)星在返回地球外表時為何容易被燒毀？答：衛(wèi)星在太空中正常運行時，其外表的熱量傳遞方

14、式主要依靠與太空及太陽等星體的輻射。而在衛(wèi)星返回地面的過程中，由于與大氣層之間的摩擦，產生大量的熱量，無法及時散失，因而易被燒毀。28 北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結霜，試問樹葉上、下外表的哪一面結霜？為什么？答：霜會結在樹葉上的外表。因為清晨，上外表朝向太空，下外表朝向地面。而太空外表的溫度低于攝氏零度，而地球外表溫度一般在零度以上。由于相對樹葉下外表來說，其上外表需要向太空輻射更多的能量，所以樹葉下外表溫度較高，而上外表溫度較低且可能低于零度，因而容易結霜。29 窗玻璃對紅外線幾乎不透明，但為什么隔著玻璃曬太陽卻使人感到暖和？答：窗玻璃對紅外線不透明，但對可見光卻是透明的，因而隔著玻璃曬太陽，太陽光可以穿過玻璃進入室內，而室內物體發(fā)出的紅外線卻被阻隔在窗內，因而房間內溫度越來越高，因而感到暖和。30 在太陽系中地球和火星距太陽的距離相差不大，但為什么火星外表溫度晝夜變化卻比地球要大得多？答：由于火星附近沒有大氣層，因而在白天，太陽輻射時火星表現溫度很高，而在夜間，沒有大氣層的火星與溫度接近于絕對零度的太空進行輻射換熱，因而外表溫度很低。而地球附近由于大氣層主要成份是CO2和水蒸氣的