生活中的传热学 问答题整理答案

硕士研究生《高等工程热力学与传热学》作业

查阅相关资料,回答以下问题:

1、一滴水滴到120度与400度的板上,哪个先干？试从传热学的角度分析？

答:在大气压下发生沸腾换热时,上述两滴水的过热度分别就是△

t=tw–ts=20℃与△t=300℃,由大容器饱与沸腾曲线,前者表面发生

的就是泡态沸腾,后者发生膜态沸腾。虽然前者传热温差小,但其表面传热系数大,从而表面热流反而大于后者。所以水滴滴在120℃的铁板上先被烧干。

2、锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成,为什么？

答:就是因为木料就是热的不良导体,以便在烹任过程中不烫手。

3、滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。为什么？

答:这就是因为砂锅就是热的不良导体, 如果把烧得滚热的砂锅,突

然放到潮湿或冷的地方,砂锅外壁的热就很快地被传掉,而内壁的热

又一下子传不出来,外壁冷却很快的收缩,内壁却还很热,没什么收缩,加以陶瓷特别脆,所以往往裂开。

或者:烫砂锅放在湿地上时,砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢,砂锅内外收缩不均匀,故易破裂。

4、往保温瓶灌开水时,不灌满能更好地保温。为什么？

答:因为未灌满时,瓶口有一层空气,就是热的不良导体,能更好地防

止热量散失。

5、煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿,容易剥壳。为什么？

答:因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩,但它们收缩的程度不一样,从而使两者脱离。

6、用焊锡的铁壶烧水,壶烧不坏,若不装水,把它放在火上一会儿就烧坏了。为什么？

答:这就是因为水的沸点在1标准大气压下就是100℃,锡的熔点就是232℃,装水烧时,只要水不干,壶的温度不会明显超过100℃,达不到锡的熔点,更达不到铁的熔点,故壶烧不坏、若不装水在火上烧,不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点,焊锡熔化,壶就烧坏了。

7、冬天水壶里的水烧开后,在离壶嘴一定距离才能瞧见“白气”,而紧靠壶嘴的地方瞧不见“白气”。这就是因为紧靠壶嘴的地方温度高,壶嘴出来的水蒸气不能液化,而距壶嘴一定距离的地方温度低;壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴,即“白气”。

答:这就是因为紧靠壶嘴的地方温度高,壶嘴出来的水蒸气不能液化,而距壶嘴一定距离的地方温度低;壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴,即“白气”。

8、某些表演者赤脚踩过炽热的木炭,从传热学角度解释为何不会烫伤？不会烫伤的基本条件就是什么？

答:因为热量的传递与温度的升高需要一个过程,而表演者赤脚接触炽热木炭的时间极短,因此在这个极短的时间内传递的温度有限,不足以达到令人烫伤的温度,所以不会烫伤。

基本条件:表演者接触炽热木炭的时间必须极短,以至于在这段时间内所传递的热量不至于达到灼伤人的温度

9、我们许多人都喜欢在冬天有暖暖阳光时晒被子,我们都会深有体会,冬天经过在白天太阳底下晒过的棉被,晚上盖起来会觉得很暖与,并且经过拍打以后,效果更加明显。为什么？

答:棉被经过晾晒以后,可使棉花的空隙里进入更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要就是导热,由于空气的导热系数较小,具有良好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入,因而效果更明显。

10、冬天,在相同的室外温度条件下,为什么有风比无风时感到更冷些？

答:假定人体表面温度相同时,人体的散热在有风时相当于强制对流换热,而在无风时属自然对流换热(不考虑热辐射或假定辐射换热量相同时)。而空气的强制对流换热强度要比自然对流强烈。因而在有风时从人体带走的热量更多,所以感到更冷一些。

11、在冬季的晴天,白天与晚上空气温度相同,但白天感觉暖与,晚上却感觉冷。为什么？

答:白天与晚上人体向空气传递的热量相同,且均要向温度很低的太空辐射热量。但白天与晚上的差别在于:白天可以吸收来自太阳的辐射能量,而晚上却不能。因而晚上感觉会更冷一些。

12、夏季在维持20℃室内工作,穿单衣感到舒适,而冬季保持在22℃的室内工作时,为什么必须穿绒衣才觉得舒服？

答:首先,冬季与夏季的最大区别就是室外温度不同。夏季室外温度比室内温度高,因此通过墙壁的热量传递方向就是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内气温低,通过墙壁的热量传递方向就是由室内传

向室外。因此冬季与夏季墙壁内表面温度不同,夏季高而冬季低。尽管冬季室内温度22℃比夏季略高20℃,但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。根据上题人体对冷暖的感受主要就是散热量的原理,在冬季散热量大,因此要穿厚一些的绒衣。

13、我们国家北方深秋季节的清晨,树叶叶面上常常结霜,、为什么霜会结在树叶上表面？

答:这就是因为清晨,上表面朝向太空,下表面朝向地面。而太空表面的温度低于摄氏零度,而地球表面温度一般在零度以上。由于相对树叶下表面来说,其上表面需要向太空辐射更多的能量,所以树叶下表面温度较高,而上表面温度较低且可能低于零度,因而容易结霜。

14、窗玻璃对红外线几乎不透明,但就是隔着玻璃依然会被太阳晒到的发热？为什么？

答:虽说窗玻璃对红外线不透明,但对可见光却就是透明的,因而隔着玻璃晒太阳,太阳光可以穿过玻璃进入室内,而室内物体发出的红外线却被阻隔在窗内,因而房间内温度越来越高,因而感到暖与。

15、在寒冷的北方地区,现在建房越来越多的人开始采用多孔的空心砖。为什么？

答:在其她条件相同时,实心砖材料如红砖的导热系数约为0、

5W/(m〃K)(35℃),而多孔空心砖中充满着不动的空气,空气在纯导热(即忽略自然对流)时其导热系数很低,就是很好的绝热材料。

16、冬天,在相同的室外温度条件下,为什么骑摩托车比步行感觉更冷？

答:强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关,相对速度越大,对流换热越强。与步行相比,骑摩托车时相对速度较大,对流换热强度大,因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。皮手套与护膝,由于导热系数小且有一定厚度,增加了一层较大的导热热阻,使总传热热阻增大,从而可降低散热量,从而起到保护作用。

17、绿色住宅的一种节能方式(夏天少用空调冬天多用暖气)就就是在其房屋前栽种几棵大型落叶乔木,尝试从传热学角度说明大树的作用。

答:夏天室内热负荷主要来自太阳辐射,如房屋前栽种几棵大树,枝叶繁茂会遮挡阳光,使房屋处于树荫下,可以凉快些,从而减少使用空调。到了冬天,树叶落光,太阳光线可直射到房屋上,因而又可推迟使用暖气时间或少用暖气。这样便可达到节能的目的。

18、滚热的食物盛在砂锅里比在铝锅里不容易冷,为什么？

答:这就是由于陶瓷的砂锅比金属的铝锅传热慢,锅壁又比较厚,热不容易传出来。

19、冬天时,用手摸72度的铁与600度的木材感觉一样不,为什么？请用传热学的知识解释

答:一样,因为人手感觉到的冷暖实质就是热量传递的快慢,而铁的导温系数远远大于木头的导温系数。不同的温差与不同的导热系数产生相同的热流密度,故导热效果相同。

20 冬天,经过在白天太阳底下晒过的棉被,晚上盖起来为什么感到很暖与？并且经过拍打以后,为什么效果更加明显？

答:棉被经过晾晒以后,可使棉花的空隙里进入更多的空气。而空气在