生活中的传热学解析

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 度和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是△

t=tw - ts=20《和厶t=300 C ,由大容器饱和沸腾曲线，前者表面发生

的是泡态沸腾, 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120C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：是因为木料是热的不良导体,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：这是因为砂锅是热的不良导体, 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, 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:这是因为水的沸点在1标准大气压下是100C ,锡的熔点是232C , 装水烧时,只要水不干，壶的温度不会明显超过100 C ,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看见“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这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是什么？

答:因为热量的传递和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和，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，白天和晚上空气温度相同，但白天感觉暖和，晚上却感觉冷。为什么？

答：白天和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。但白天和晚上的差别在于：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 C室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季保持在22 C 的室内工作时，为什么必须穿绒衣才觉得舒服？

答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度不同。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是由室内传向室外。因此冬季和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 C比夏季略高20 C,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，因而感到暖和。

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：在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数约为0.5W/（m〃K）（35 °C）,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，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。皮手套和护膝，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