生活中的傳熱學(xué)解析

1、碩士研究生高等工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)作業(yè)查閱相關(guān)資料 ,回答以下問題：1、一滴水滴到 120 度和 400 度的板上，哪個(gè)先干？試從傳熱學(xué)的角 度分析？答：在大氣壓下發(fā)生沸騰換熱時(shí)，上述兩滴水的過熱度分別是t=tw - ts=20和厶t=300 C ,由大容器飽和沸騰曲線，前者表面發(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 , 但其表面?zhèn)?熱系數(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。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?yàn)槟玖鲜菬岬牟涣紝?dǎo)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?yàn)樯板?/p>

2、是熱的不良導(dǎo)體 , 如果把燒得滾熱的砂鍋 , 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(nèi)壁的熱又一 下子傳不出來，外壁冷卻很快的收縮，內(nèi)壁卻還很熱，沒什么收縮， 加以陶瓷特別脆，所以往往裂開?；蛘撸籂C砂鍋放在濕地上時(shí) , 砂鍋外壁迅速放熱收縮而內(nèi)壁溫度降低 慢 , 砂鍋內(nèi)外收縮不均勻 , 故易破裂。4、往保溫瓶灌開水時(shí)，不灌滿能更好地保溫。為什么？答：因?yàn)槲垂酀M時(shí) , 瓶口有一層空氣 , 是熱的不良導(dǎo)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(huì)兒，容易剝殼。為什么？ 答：因?yàn)闈L燙的雞蛋殼與蛋白遇冷會(huì)收縮 , 但它們收縮的程度不一樣 , 從而使兩者脫離

3、。6、用焊錫的鐵壺?zé)?，壺?zé)粔?，若不裝水，把它放在火上一會(huì)兒 就燒壞了。為什么？答:這是因?yàn)樗姆悬c(diǎn)在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下是100C ,錫的熔點(diǎn)是232C , 裝水燒時(shí),只要水不干，壺的溫度不會(huì)明顯超過100 C ,達(dá)不到錫的熔 點(diǎn) , 更達(dá)不到鐵的熔點(diǎn) , 故壺?zé)粔?. 若不裝水在火上燒 , 不一會(huì)兒壺 的溫度就會(huì)達(dá)到錫的熔點(diǎn) , 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?yàn)榫o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

4、是因?yàn)榫o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熾熱的木炭，從傳熱學(xué)角度解釋為何不會(huì)燙 傷？不會(huì)燙傷的基本條件是什么？答:因?yàn)闊崃康膫鬟f和溫度的升高需要一個(gè)過程， 而表演者赤腳接觸 熾熱木炭的時(shí)間極短， 因此在這個(gè)極短的時(shí)間內(nèi)傳遞的溫度有限， 不 足以達(dá)到令人燙傷的溫度，所以不會(huì)燙傷?；緱l件: 表演者接觸熾熱木炭的時(shí)間必須極短， 以至于在這段時(shí)間 內(nèi)所傳遞的熱量不至于達(dá)到灼傷人的溫度9、我們?cè)S多人都喜歡在冬天有暖暖陽光時(shí)曬被子，我們都會(huì)深有體 會(huì)，冬天經(jīng)過在白天太陽底下曬過的

5、棉被， 晚上蓋起來會(huì)覺得很暖和， 并且經(jīng)過拍打以后，效果更加明顯。為什么？答：棉被經(jīng)過晾曬以后，可使棉花的空隙里進(jìn)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(dǎo)熱， 由于空氣的導(dǎo)熱系 數(shù)較小，具有良好的保溫性能。 而經(jīng)過拍打的棉被可以讓更多的空氣 進(jìn)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(fēng)比無風(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 。11

6、、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 。但白天和晚上的差別在于： 白天可以吸收來自太陽的輻 射能量，而晚上卻不能 。因而晚上感覺會(huì)更冷一些 。12、夏季在維持20 C室內(nèi)工作，穿單衣感到舒適，而冬季保持在22 C 的室內(nèi)工作時(shí)，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(nèi)溫度高， 因此通過墻壁的熱量傳遞方向是由室外傳向室內(nèi) 。而冬 季室外氣溫比室內(nèi)氣溫低， 通過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

7、度不同，夏季高而冬季低 。盡管冬 季室內(nèi)溫度22 C比夏季略高20 C,但人體在冬季通過輻射與墻壁的 散熱比夏季高很多 。根據(jù)上題人體對(duì)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(guó)家北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結(jié)霜， 、為什么 霜會(huì)結(jié)在樹葉上表面？答：這是因?yàn)榍宄?，上表面朝向太空，下表面朝向地?。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 葉下表面來說， 其上表面需要向太空輻射更多的能量， 所以樹葉下表 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。14 、窗玻璃對(duì)紅外線幾乎不透明， 但是隔著玻璃依然

8、會(huì)被太陽曬到的 發(fā)熱？為什么？答：雖說窗玻璃對(duì)紅外線不透明，但對(duì)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(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)溫度越來越高，因而感到暖和 。15、在寒冷的北方地區(qū)， 現(xiàn)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(shí)，實(shí)心磚材料如紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)約為 0.5W/（m K） （35 C）,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 。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(qiáng)制對(duì)流換熱強(qiáng)度與流體壁面之間的相對(duì)速度

9、有關(guān)， 相對(duì)速度越 大，對(duì)流換熱越強(qiáng) 。 與步行相比，騎摩托車時(shí)相對(duì)速度較大，對(duì)流 換熱強(qiáng)度大， 因此人體會(huì)散失較多的熱量從而感到更冷些 。 皮手套 和護(hù)膝，由于導(dǎo)熱系數(shù)小且有一定厚度， 增加了一層較大的導(dǎo)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(hù)作用 。17、綠色住宅的一種節(jié)能方式 （夏天少用空調(diào)冬天多用暖氣） 就是在 其房屋前栽種幾棵大型落葉喬木，嘗試從傳熱學(xué)角度說明大樹的作 用。答：夏天室內(nèi)熱負(fù)荷主要來自太陽輻射，如房屋前栽種幾棵大樹，枝 葉繁茂會(huì)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(diào)。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

10、時(shí)間或少用暖氣 。這樣便可達(dá)到節(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 ,鍋壁又比較厚 ,熱不容 易傳出來。19、冬天時(shí)，用手摸 72 度的鐵和 600 度的木材感覺一樣嗎， 為什么？ 請(qǐng)用傳熱學(xué)的知識(shí)解釋答：一樣，因?yàn)槿耸指杏X到的冷暖實(shí)質(zhì)是熱量傳遞的快慢，而鐵的導(dǎo) 溫系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于木頭的導(dǎo)溫系數(shù)。 不同的溫差和不同的導(dǎo)熱系數(shù)產(chǎn)生 相同的熱流密度 , 故導(dǎo)熱效果相同。20 冬天，經(jīng)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(jīng)過拍打以后，為什么效果更加明顯？ 答：棉被經(jīng)過晾曬以后，可使棉花的空隙里進(jìn)入更

11、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 數(shù)較小，具有良好的保溫性能。 而經(jīng)過拍打的棉被可以讓更多的空氣 進(jìn)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(fēng)比無風(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 。22 夏季在維持20 C室內(nèi)工作，穿單衣感到舒適，而冬季保持在22 C 的室內(nèi)工作時(shí)，為什么必須穿絨衣才覺得舒服？答：首先，

12、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(nèi)溫度高， 因此通過墻壁的熱量傳遞方向是由室外傳向室內(nèi) 。而冬 季室外氣溫比室內(nèi)氣溫低， 通過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22 C比夏季略高20 C,但人體在冬季通過輻射與 墻壁的散熱比夏季高很多 。根據(jù)上題人體對(duì)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(chǔ)存相同的物質(zhì)時(shí)， 試問結(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

13、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。24 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)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。25 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

14、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 。26 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。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 。27 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 空及太陽等星體的輻射 。而在衛(wèi)

15、星返回地面的過程中， 由于與大氣層 之間的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，無法及時(shí)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(jié)霜，試問樹葉上、下表 面的哪一面結(jié)霜？為什么？答：霜會(huì)結(jié)在樹葉上的表面 。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)樹葉下表面來說， 其上表面需要向太空輻射更多的 能量，所以樹葉下表面溫度較高， 而上表面溫度較低且可能低于零度， 因而容易結(jié)霜 。29 窗玻璃對(duì)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(duì)紅外線不透明，但對(duì)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(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， 但為什么火星表 面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(shí)火星表現(xiàn)溫 度很高，而在夜間， 沒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