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化工总控工理论题库
1,831
单选题

被绝热材料包围的房间内放有一电冰箱,将电冰箱门打开的同时向冰箱供给电能而使其运行。室内的温度将()

A
逐渐降低
B
逐渐升高
C
不变
D
无法确定

答案解析

正确答案:B

解析:

这是一道经典的热力学题目,主要考察**能量守恒定律**以及**热机(冰箱)的工作原理**。以下是详细的解析: ### 1. 系统分析 * **研究对象**:我们将“房间内的空气 + 电冰箱”看作一个整体系统。 * **边界条件**:房间被绝热材料包围,意味着该系统与外界没有热量交换($Q_{外} = 0$)。 * **能量输入**:电冰箱需要消耗电能才能运行,电能通过导线从外界输入到系统内部。 ### 2. 冰箱的工作原理 冰箱本质上是一个热泵,它通过消耗电能(做功 $W$),将热量从低温热源(冰箱内部)搬运到高温热源(冰箱外部,即房间内)。 * 设冰箱从内部吸收的热量为 $Q_{吸}$。 * 设冰箱向外部(房间)释放的热量为 $Q_{放}$。 * 根据能量守恒,冰箱压缩机消耗的电能 $W$ 也会转化为热能。 * 因此,冰箱向房间释放的总热量为:$Q_{放} = Q_{吸} + W$。 ### 3. 房间内的热量变化 当冰箱门打开时,冰箱内部和房间直接连通,它们在热力学上可以视为同一个空间。此时: 1. **吸热过程**:冰箱试图从房间里吸热 $Q_{吸}$。 2. **放热过程**:冰箱散热器向房间里放热 $Q_{放}$。 3. **净热量变化**:房间获得的净热量 $\Delta Q$ 等于放出的热量减去吸收的热量: $$ \Delta Q = Q_{放} - Q_{吸} $$ 将 $Q_{放} = Q_{吸} + W$ 代入上式: $$ \Delta Q = (Q_{吸} + W) - Q_{吸} = W $$ ### 4. 结论推导 * 由上述推导可知,房间内增加的内能正好等于冰箱消耗的电能 $W$。 * 因为电能不断输入并最终全部转化为内能(热能),且房间是绝热的(热量无法散失到室外),所以房间内的总内能会持续增加。 * 对于理想气体或一般空气而言,内能增加直接表现为温度升高。 ### 总结 虽然冰箱在制冷,但它只是把热量从一边搬到另一边,同时它还把自己消耗的电能变成了热量排放出来。因此,**总的效果是向房间内注入了额外的热量**。 故正确答案为 **B. 逐渐升高**。

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