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1、生活中的传递现象1棉被保温的思考这个学期来学校之后，由于我的床位对着空调，所以晚上开空调时都需 要裹着被子，但仍会感到冷。考虑到之前第一年军训的时候，几乎相同的温度与 空调等环境条件下，晚上盖着被子并没有感受到冷的感觉， 我觉得可能是被子的 保暖效果在使用了两年后有下降。 于是，趁着小学期做高化实验的一天，我将被 子洗好并在一楼的阳台外于大太阳中晾晒了足足一天。 晚上回来后发现被子明显 蓬松，体积扩大，拍打之后更加明显。当天晚上盖上被子之后发现保暖效果明显 提升！经过查询资料发现，这可能使由于棉被经过晾晒以后， 棉花的空隙里进入 了更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，
2、而空气的导热系数较小，因此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。因此得到结论，要保持棉被的良好的保温性能，需要 定期晾晒与拍打。生活中的传递现象2双层玻璃隔热北方城镇的很多建筑物的窗户是双层的，即窗户上装两层玻璃且中间留有一定空隙，两层厚度为d的玻璃夹着一层厚度为l的空气，根据常识这样做是 为了保暖，减少室内向室外的热量流失，下面建立一个模型来描述热量通过窗户 的传导(即流失)过程，并将双层玻璃窗与用同样多材料做成的单层玻璃窗(玻 璃厚度为2d)的热量传导进行对比，对双层玻璃窗能够减少多少热量损失给出 定量分析。假设(1)热量的传播过程只有传导，没有对流：
3、(2)室内温度T1和室外温度T2保持不变，热传导过程是稳态传热；(3)玻璃材料均匀，热传导系数是常数;在上述假设下的热传导为平壁传热， 所以遵守傅立叶基本定律。厚度为d的均匀 介质，两侧温度差为 t,则单位时间由温度高的一侧向温度低的一侧通过单位 面积的热量为q则q=aAt/d ,其中a为热传导系数，即双层窗内层玻璃的外层温度是 Ta,外层玻 璃的内层温度是Tb,玻璃的热彳专导系数为al,空气的热传导系数为a2,单位时 问单位面积的热流密度为：q1=a1(T1-Ta)/d=a2(Ta-1Tb)/l=a1(Tb-T2)/d消去Ta、Tb可得:q1=a1(T1-Ta)/d(s+2) , s=ha1
4、/a2, h=1/d对于厚度为2d的单层玻璃窗，其热量传导为：q2=a1(T1-T2)/2d二者之比为：q1:q2=2:s+2显然q1q2,为了得到更具体的结果，查的 al和a2,常用玻璃的热传导系数 a1=4X 10-38X 10-3J/cm s kmh,不流通、干燥空气的热传导系数a2=2。5X10-4J/cm s - km- h,所以有 a1:a2=1632在分析双层玻璃窗比单层玻璃窗可减少多少热量损失时。我们做最保守的估计，即取：a1/a2=16,可得：q1:q2=1:8h+1比值q1/q2反映了双层玻璃窗在减少热量损失上的功效，它只与 h=l/d有关。因此，制作双层玻璃窗虽然工艺复杂
5、，会增加一些费用，但它减少的热量损失却 是相当可观的，通常，建筑规范要求 h=l/d=4 ,即两层玻璃之间的间距是玻璃厚 度的4倍，按照这个模型，q1/q2=3%即双层窗户比同样多的玻璃材料制成的单层窗节约热量97%左右。不难发现，之所以有如此高的功效主要是由于两层窗户之间的空气的极低的热传导系数 a2。生活中的传递现象3中国烹饪技术中国烹饪技术具有原料广泛、刀法繁多、调味丰富、烹法多样的特点。烹饪的原 意就是加热食品至成熟。由化工过程原理，由所谓“三传一反”即动量传递、热 量传递和质量传递和化学反应过程，分析传统中式烹饪过程：1）原料：首先，中式烹饪有“食不厌精，脍不厌细”的传统，烹饪过程中
6、的刀工有重要地位，固体食物通常切割后烹饪。可以认为中式烹饪的原料是广义颗粒， 包括片、丝、条、丁、末、块、团、丸等形状。其次，中式烹饪的另一个原料特 征是，液体在烹饪中起到重要作用，不但作为烹饪成品组分，还起到作为传热及 传质介质的重要作用。可以认为，典型中式烹饪的原料是液体 -颗粒混合物；2）反应过程：烹饪的目的是加热食品使之完成成熟所需要的食品化学、食品物 理食品微生物变化，包括风味、色泽、毒理、质构、营养、水分保持及微生物等 食用品质变化；3）热量传递：从热源向食品的热量传递；4）质量传递：烹饪中各种物质的传质过程，对调味影响较大。烹饪过程中水分 的相变和传递对传热和食品质构有重要影响；
7、5）动量传递：中式烹饪分静态烹饪和动态烹饪 2种，前者如蒸、炖等没有人工 施加运动的操作，后者如爆、炒等操作，烹饪过程中通过晃锅、炒勺搅拌的措施施加物料运动，其目的是强化传热和传质。烹饪中动量传递的共同特点是存在流 体-颗粒的相对运动；6）反应器：热源、锅、炒勺构成了烹饪反应器，其特征是开放的，使用锅盖只 能够在蒸汽不断产生时隔绝空气的进入，而对压力影响很小，容器仍然是开放向 通过以上分析认为典型中式烹饪的过程特征是： 开放容器中流体颗粒食品的传 热、传质、相对运动和品质变化过程。由于中式烹饪中使用搅拌手段，烹饪原料 广泛使用液体，可以进一步总结其特征为开放容器中被搅拌液体-颗粒食品的传热、传
8、质和品质变化过程。后者不包括蒸、炖等烹饪工艺，而包括炒、爆等施加搅拌的工艺，更能够代表中式烹饪 的技术特征。生活中的传递现象4蛀泳游泳是一种在水中进行的竞技项目，因而必然受到水环境的影响，水对游泳 运动员的阻力和推进动力是决定泳速的两个重要因素。蛙泳收腿包括收大腿和收小腿，在收腿阶段不但不产生推进力反而产生很大 的游进阻力阻碍运动员向前游进， 这大大地减慢了游进速度。收腿时产生的阻力 以外型姿态阻力为主。收腿时我们主要考虑的两个重要因素是：一是大腿收腿时 对水形成的截面；二是收腿速度。因此，要提高蛙泳速度就必须在收腿时尽量减 小阻力。实验证明如果收腿速度过慢会影响整个游泳动作的协调性和节奏感，
9、并且影响划水频率，虽然减小了游进阻力但也减慢了游进速度。 所以在高水平比赛 中运动员快收腿虽然产生较大阻力，但带来各种优势 ：较好的划水频率，手脚配 合时更好的节奏感和协调性等优势大大地消减了快收腿时产生较大阻力的影响。蛙泳脚外翻、蹬夹动作是蛙泳腿动作中产生推动力阶段。这一技术动作掌握 的好坏，不但直接影响推进力的大小，并且对游进速度起着决定性的作用。 蛙泳 腿此时产生的推进力主要是阻力推进力，根据牛顿第三定律作用力与反作用力的原理，向后蹬夹时对水产生的阻力越大， 水对人的反作用力就越大。因此要提高 推进力必须增大向后的截水面和增大向后的相对水流速度。蛙泳脚外翻时并不产生推进力，但对下一阶段更
10、好地蹬火起着关键性作用。 脚外翻时，正确的对水攻 角可使向后的截水面积增大，从而增大瞬时形阻系数。由阻力推进力公式可知， 增大瞬时形阻系数，阻力推进力随之增大。由以上分析可知，在蛙泳腿的蹬火技 术中速度一定要快，这样才能产生更大的推进力；如果蹬火速度过慢根本产生不 了推进力甚至还会产生阻力。蛙泳收腿阶段，应尽量少收大腿，使大腿与躯干呈较大的钝角；小腿收腿动作尽量在大腿的投影面内完成；要快速完成整个收腿的动作。脚外翻时，尽量使 脚外翻接近90。从而形成最好的对水角度。腿的蹬夹动作要快速有力完成，保 持动作的连贯性。生活中的传递现象5腌制时的传质现象腌制是最常用的肉品加工技术，在腌制过程中由于水分
11、的存在会形成溶液， 产生相应的渗透压，而导致传质现象的发生。即溶质扩散进入食品组织内，而水 分子渗透出来，减少了游离状态的水分，相应降低了水分活度，正是在这种渗透 压的影响下，抑制了微生物活动并最终形成了相应的腌制品。因此，食品的腌制过程实际上是扩散和渗透相结合的过程。食品外部溶液和 食品组织细胞内部溶液之间借助溶剂的渗透过程及溶质的扩散过程逐渐趋向平 衡，当浓度差逐渐降低直至消失时，扩散和渗透过程就达到平衡。腌制溶液的扩 散和渗透理论成为食品腌制过程中重要的理论基础。当对肉品进行腌制时，相当于将细胞浸入食盐溶液中，在渗透压差的作用下，活细胞不仅能让水分渗透进去， 还能让电解质和非离子化有机分
12、子也渗透出来。虽然电解质也能渗透出来，不过 和水相比，它们通过细胞膜的速度相对较慢。肉的腌制过程主要包括了两个传质 过程一个是盐从溶液中扩散进入肉品组织内， 另外一个是肉品中的水渗透到溶液 中去。虽然食盐腌制有很悠久的历史，但是在二十世纪七十年代以前，几乎没有人 注意去了解涉及腌制肉过程中的基本机理，控制生产过程大部分是靠实践经验。 现在普遍接受的是，在盐腌制过程中食盐的扩散转移起着重要作用。 有部分研究 发现，不同的鱼种脂肪含量高，盐分扩散速率越慢，且不同的盐水浓度对于鱼腌 制影响不同，盐分越高，鱼硬度越大，产量反而越低。其扩散可以由费克定律描 述，其中经验扩散常数为：EAb=RT/6Ntt
13、 a r其中：%一A在B中的分子扩散系数（m2/s）;R-通用气体常数，8。314J/（mol K）;N-阿伏加德罗常数，6。023X 1023；T绝对温度（K）;祖一介质粘度（Pa . S）;r溶质微粒球形直径（m）食盐腌渍过程相当于将细胞浸入食盐溶液中，细胞内呈胶体的蛋白质分子不会溶出，但电解质则不仅会向已死亡的动植物组织细胞内渗透，同时也向微生物细胞内渗透，因而腌渍不但阻止了微生物向食品营养物质的利用，也使微生物细胞脱水，正常生理活动被抑制。影响渗透脱水的因素可以分为两种一是产品因素， 主要与产品内部结构、体积与表面积的比率等有关，另一个是外部因素，如时间、 温度、溶液浓度等。渗透压可用
14、范霍夫公式描述：n=cRT口一溶液的渗透压，kPa;c溶质的摩尔浓度，molL -1渗透压取决于溶液溶质的浓度，和溶液的数量无关。渗透压和温度及浓度成 正比，因此为了加快腌渍过程，应尽可能在高温度和高浓度溶液的条件下进行。生活中的传递现象6渗碳在周一的金属工艺实习中，我们接触了碳钢及相关知识，对其中的碳和铁的 传质现象产生了兴趣并做了一点探究。渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体 方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900-950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。相似的还有
15、低温渗氮处理。这是金属材料常 见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。渗碳工艺在中国可以上溯到 2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液 体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒 炉进行气体渗碳。30年代，连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温（9601100c）气体渗碳得到发展。至70年代,出现了真空渗碳和离子渗碳。按含碳介质的不同，渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳、液体渗碳、和碳氮共渗（氟化）。气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或 液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件 表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。固体渗碳是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳 箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度， 并保温一定时间，使活性碳原子渗人 工件表面的一种最早的渗碳方法。液体渗碳是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，“603” 渗碳剂等。碳氮共渗（氟化）又分为气体碳氮共渗、液体碳氮共渗、固体碳氮共渗。原理：分解渗碳介质的分解产生活性碳原子。吸附活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中，使奥氏体中含碳量增 加。扩散表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差，表面的碳遂向内部扩散。碳在
