生活中的傳熱學

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 ,回答以下問題：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=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

2、是熱的不良導體 , 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?；蛘撸籂C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。

3、6、用焊錫的鐵壺燒水，壺燒不壞，若不裝水，把它放在火上一會兒 就燒壞了。為什么？答:這是因為水的沸點在1標準大氣壓下是100C ,錫的熔點是232C , 裝水燒時,只要水不干，壺的溫度不會明顯超過100 C ,達不到錫的熔 點 , 更達不到鐵的熔點 , 故壺燒不壞 . 若不裝水在火上燒 , 不一會兒壺 的溫度就會達到錫的熔點 ,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

4、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熾熱的木炭，從傳熱學角度解釋為何不會燙 傷？不會燙傷的基本條件是什么？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， 不 足以達到令人燙傷的溫度，所以不會燙傷?；緱l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達到灼傷人的溫度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

5、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， 由于空氣的導熱系 數(shù)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：假定人體表面溫度相同時， 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 、

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 。因而晚上感覺會更冷一些 。12、夏季在維持20 C室內工作，穿單衣感到舒適，而冬季保持在22 C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表面溫度不同

7、，夏季高而冬季低 。盡管冬 季室內溫度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 霜會結在樹葉上表面？答：這是因為清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面 。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，因而容易結霜。14 、窗玻璃對紅外線幾乎不透明，但是隔著玻璃依然會被

8、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(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，實心磚材料如紅磚的導熱系數(shù)約為 0.5W/（m K） （35 C）,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(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：強制對流換熱強度與流體壁面之間的相對速度有關，

9、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(shù)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

10、用暖氣 。這樣便可達到節(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，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(shù)遠遠大于木頭的導溫系數(shù)。 不同的溫差和不同的導熱系數(shù)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。

11、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(shù)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：假定人體表面溫度相同時， 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 。22 夏季在維持20 C室內工作，穿單衣感到舒適，而冬季保持在22 C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

12、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表面溫度不同，夏季高而冬季低 。因此， 盡管冬季室內溫度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

13、阻，因此，要達到相同的制冷 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系數(shù)約為 0.5W/(m K) (35 C),而多孔空心磚中充滿著不動的空氣，空氣在純導熱 (即忽略

14、自然對流)時其導熱系數(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(xiàn) 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)星在返回地球表面時為何容易被燒毀？答：衛(wèi)星在太空中正常運行時， 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)星返回地面的過程

15、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、下表 面的哪一面結霜？為什么？答：霜會結在樹葉上的表面 。因為清晨，上表面朝向太空，下表面朝 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 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零度的太空 進行輻射換熱，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