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.