Определение коэффициента полезного действия электрического нагревательного прибора
Учитель физики поставил перед нами проблему под названием: «Определение коэффициента полезного действия бытового электрического нагревательного прибора». После продолжительных поисков бытового электрического нагревательного прибора (электрическая плитка, электрический утюг, кондиционер, электрическая сушилка, тепловентилятор, электрокалорифер и так далее), мы решили вычислить коэффициент полезного действия электрического чайника типа TEFAL и получили одобрение учителя. Мы вспомнили формулу коэффициента полезного действия
ŋ = ―― ,
A З где ŋ - коэффициент полезного действия,
А п - полезная работа,
А з - затраченная работа.
Повторили темы по физике темы: «Электричество», «Теплота» и пришли к выводу, что в качестве полезной работы можно использовать количество теплоты, а в качестве затраченной работы следует использовать работу электрического тока.
Расчетная формула представлена в следующем виде:
ŋ = ―― ,
A где ŋ - коэффициент полезного действия,
Q – количество теплоты, полученное водой,
А – работа электрического тока.
Количество теплоты вычисляется по формуле:
Q = cm(t2°-t1°), где с – удельная теплоёмкость воды, m – масса воды, t2° = 100 °C – температура кипения воды, t1° – начальная температура воды (измеряется термометром ).
Работа электрического тока вычисляется по формуле:
А = Р t, где А – работа электрического тока.
Р – электрическая мощность нагревательного прибора, t – промежуток времени, в течение которого нагревается вода.
В школе под руководством учителя мы познакомились с устройством и принципом действия электрического чайника, изучили правила техники безопасности. Возвратившись из школы домой, мы приступили к выполнению лабораторной работы в домашних условиях, предварительно получив разрешение родителей на проведение эксперимента на кухне.
Домашняя лабораторная работа.
Определение коэффициента полезного действия электрического чайника
Приборы и материалы:
1) электрический чайник типа TEFAL,
2) источник электрического тока (розетка квартирной электропроводки),
3) водопроводная вода,
4) термометр,
5) часы с секундной стрелкой (секундомер),
6) калькулятор.
Порядок выполнения работы.
Электрический чайник отключен от электрической сети. Берем в руки пустой чайник, переворачиваем его, изучаем паспорт чайника, записываем значение мощности нагревательного элемента
Опыт № 1.
1) Открываем крышку чайника, наливаем в него воду из крана объемом 1 литр ( 1 килограмм ).
2) Термометр помещаем в чайник с водой.
3) Измеряем температуру воды в чайнике
4) Вынимаем термометр из воды и помещаем его в футляр.
5) Плотно закрываем крышку чайника.
6) Ставим чайник на платформу.
7) Включаем чайник и засекаем время по часам. Вода в чайнике нагревается. Следим за показаниями часов.
8) Отмечаем момент автоматического отключения чайника (момент закипания воды).
9). Вычисляем промежуток времени, в течение которого нагревалась вода от начальной температуры до кипения
10) Осторожно снимаем с платформы чайник с горячей водой. Выливаем воду из чайника в раковину.
11). Рассчитываем работу электрического тока по формуле .
12). Вычисляем количество теплоты по формуле .
13) Рассчитываем коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника по формуле .
14) Полученный результат выражаем в процентах и делаем вывод: а) коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника равен 78,6 % ( Клементьев Александр ).
б) коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника равен 72,3 % ( Щукин Иван ).
Примечание: в этой работе представлена для того, чтобы любой преподаватель, снявший копию с описания лабораторной работы, без особых затруднений предложил своим ученикам определить коэффициент полезного действия чайника, используемого в домашних условиях.
Комментарии