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**。
相关知识点:
冰箱开门室内温升诀
题目纠错
化工总控工理论题库
