8 小星所在物理兴趣小组以“冰箱内外热环境”为主题,用电子温度计(精度为0.1 ℃)、红外线测温仪、秒表等器材开展系列探究实验,请你完成相关内容。
(一)探究冷藏室内层温度分布
关闭冰箱门静置1小时,在冷藏室的上、中、下层各设置1个测温点,将3支相同的电子温度计分别放置在对应测温点,5分钟后读取示数,重复测量3次,记录数据填入表1。
表1
|测量次数|上层温度/℃|中层温度/℃|下层温度/℃|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|5.2|4.1|3.5|
|2|5.1|4.0|3.4|
|3|5.3|4.2|3.6|
表2
|测量次数|开门前温度/℃|开门10分钟后温度/℃|
| ---- | ---- | ---- |
|1|25.0|26.4|
|2|25.0|26.6|
|3|25.0|26.5|
(二)探究冰箱外部温度分布
如图
所示为某小组拍摄的冰箱外部红外照片。
(三)探究开门对周围环境的影响
关闭室内门窗,测量冰箱门正前方1 m处的初始环境温度;打开冰箱门,静置10分钟后,测量冰箱门正前方1 m处不同点的温度,记录数据填入表2。
实验分析与讨论
(1)分析表1数据,冷藏室内温度分布特点是:上层温度最高,依据此特点,需要低温保鲜的肉类适合放在冷藏室
(2)分析图1可知,冰箱侧壁温度最高,这是因为气态制冷剂(环戊烷)通过压缩机
(3)分析表2数据并结合生活实际,打开冰箱门10 min时间内室内温度的变化规律是
(一)探究冷藏室内层温度分布
关闭冰箱门静置1小时,在冷藏室的上、中、下层各设置1个测温点,将3支相同的电子温度计分别放置在对应测温点,5分钟后读取示数,重复测量3次,记录数据填入表1。
表1
|测量次数|上层温度/℃|中层温度/℃|下层温度/℃|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|5.2|4.1|3.5|
|2|5.1|4.0|3.4|
|3|5.3|4.2|3.6|
表2
|测量次数|开门前温度/℃|开门10分钟后温度/℃|
| ---- | ---- | ---- |
|1|25.0|26.4|
|2|25.0|26.6|
|3|25.0|26.5|
(二)探究冰箱外部温度分布
如图
(三)探究开门对周围环境的影响
关闭室内门窗,测量冰箱门正前方1 m处的初始环境温度;打开冰箱门,静置10分钟后,测量冰箱门正前方1 m处不同点的温度,记录数据填入表2。
实验分析与讨论
(1)分析表1数据,冷藏室内温度分布特点是:上层温度最高,依据此特点,需要低温保鲜的肉类适合放在冷藏室
下
(填“上”“中”或“下”)层。(2)分析图1可知,冰箱侧壁温度最高,这是因为气态制冷剂(环戊烷)通过压缩机
压缩体积
,再被散热降温从而使其液化
(填物态变化名称)将其吸收的食物的热量通过位于冰箱两侧的散热管道排出。如图,现在新房装修流行冰箱全嵌入柜子,从散热角度来说你认为这种做法不合理
(填“合理”或“不合理”)。(3)分析表2数据并结合生活实际,打开冰箱门10 min时间内室内温度的变化规律是
先短暂降低,随后持续升高(整体呈上升趋势)
,冰箱与空调制冷原理相似,打开冰箱门不能
(填“能”或“不能”)使室内持续降温,若要将冰箱改造成制冷空调,请提出一种解决方案:将冰箱的冷凝器(散热部分)移到室外,只把蒸发器(制冷部分)留在室内
。答案
8 (1)下 (2)压缩体积 液化 不合理 (3)先短暂降低,随后持续升高(整体呈上升趋势) 不能 将冰箱的冷凝器(散热部分)移到室外,只把蒸发器(制冷部分)留在室内
【解析】
(1)由题表1数据可知,冷藏室上层温度最高,中层次之,下层温度最低(上层平均约5.2 ℃,中层约4.1 ℃,下层约3.5 ℃)。冷空气密度大,会自然下沉,因此下层温度最低,适合存放需要低温保鲜的肉类。
(2)压缩机对气态制冷剂压缩,使其成为高温高压气体,随后在冰箱两侧的冷凝器(散热管道)中液化,液化过程放出热量,将冰箱内吸收的热量释放到室内,因此冰箱侧壁温度最高。冰箱全嵌入柜子会严重阻碍冷凝器散热,散热不良会导致制冷效率下降、压缩机负荷增大、耗电量增加,甚至缩短冰箱寿命,从散热角度看不合理。
(3)打开冰箱门初期,内部冷气流出,使门前局部温度短暂下降;但冰箱为维持低温会持续工作,压缩机与冷凝器向室内持续放热,因此整体室温持续升高(表2中开门10分钟后温度从25.0 ℃升至约26.5 ℃)。冰箱与空调原理相似,但冰箱散热部件全部在室内,只是把内部热量“搬运”到室内,再加上压缩机工作产热,不能使室内持续降温,反而会升温。可以仿照空调结构,将冷凝器(散热部分)移至室外,只让蒸发器(制冷部分)在室内吸热,实现热量向室外排放,即可当作空调使用。
【解析】
(1)由题表1数据可知,冷藏室上层温度最高,中层次之,下层温度最低(上层平均约5.2 ℃,中层约4.1 ℃,下层约3.5 ℃)。冷空气密度大,会自然下沉,因此下层温度最低,适合存放需要低温保鲜的肉类。
(2)压缩机对气态制冷剂压缩,使其成为高温高压气体,随后在冰箱两侧的冷凝器(散热管道)中液化,液化过程放出热量,将冰箱内吸收的热量释放到室内,因此冰箱侧壁温度最高。冰箱全嵌入柜子会严重阻碍冷凝器散热,散热不良会导致制冷效率下降、压缩机负荷增大、耗电量增加,甚至缩短冰箱寿命,从散热角度看不合理。
(3)打开冰箱门初期,内部冷气流出,使门前局部温度短暂下降;但冰箱为维持低温会持续工作,压缩机与冷凝器向室内持续放热,因此整体室温持续升高(表2中开门10分钟后温度从25.0 ℃升至约26.5 ℃)。冰箱与空调原理相似,但冰箱散热部件全部在室内,只是把内部热量“搬运”到室内,再加上压缩机工作产热,不能使室内持续降温,反而会升温。可以仿照空调结构,将冷凝器(散热部分)移至室外,只让蒸发器(制冷部分)在室内吸热,实现热量向室外排放,即可当作空调使用。
9 在包装冷冻食品时,往往选择用泡沫保温箱(如图甲),原因是泡沫的
甲
丙
同学们可以调查一下,在运输冷冻食品时,除包装外,其他环节都做了哪些措施?(自主交流)
隔热
性能好,然后再放上密闭的冰袋(袋中是冻好的冰),如图乙所示,这是利用冰熔化吸热
来保持低温。或者在泡沫保温箱中放入干冰,如图丙所示,这是利用干冰升华吸热
来保持低温。(注意不要用手直接接触干冰!)甲
同学们可以调查一下,在运输冷冻食品时,除包装外,其他环节都做了哪些措施?(自主交流)
答案
9 隔热 熔化吸热 升华吸热
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