Учитель фізики поставив перед нами проблему під назвою: «Визначення коефіцієнта корисної дії побутового електричного нагрівального приладу». Після тривалих пошуків побутового електричного нагрівального приладу (електрична плитка, електричний праска, кондиціонер, електрична сушарка, тепловентилятор, електрокалорифер і так далі), ми вирішили обчислити коефіцієнт корисної дії електричного чайника типу TEFAL і отримали схвалення вчителя. Ми згадали формулу коефіцієнта корисної дії
A З де ŋ - коефіцієнт корисної дії,
А п - корисна робота,
А з - витрачена робота.
Повторили теми з фізики теми: «Електрика», «Теплота» і прийшли до висновку, що в якості корисної роботи можна використовувати кількість теплоти, а в якості витраченої роботи слід використовувати роботу електричного струму.
Розрахункова формула представлена в наступному вигляді:
A де ŋ - коефіцієнт корисної дії,
Q - кількість теплоти, отримане водою,
А - робота електричного струму.
Кількість теплоти обчислюється за формулою:
Q = cm (t2 ° -t1 °), де с - питома теплоємність води, m - маса води, t2 ° = 100 ° C - температура кипіння води, t1 ° - початкова температура води (вимірюється термометром).
Робота електричного струму обчислюється за формулою:
А = Р t, де А - робота електричного струму.
Р - електрична потужність нагрівального приладу, t - проміжок часу, протягом якого нагрівається вода.
У школі під керівництвом вчителя ми познайомилися з пристроєм і принципом дії електричного чайника, вивчили правила техніки безпеки. Повернувшись зі школи додому, ми приступили до виконання лабораторної роботи в домашніх умовах, попередньо отримавши дозвіл батьків на проведення експерименту на кухні.
Домашня лабораторна робота.
Визначення коефіцієнта корисної дії електричного чайника
Прилади й матеріали:
1) електричний чайник типу TEFAL,
2) джерело електричного струму (розетка квартирної електропроводки),
3) водопровідна вода,
5) годинник з секундною стрілкою (секундомір),
Порядок виконання роботи.
Електричний чайник відключений від електричної мережі. Беремо в руки порожній чайник, перевертаємо його, вивчаємо паспорт чайника, записуємо значення потужності нагрівального елементу
1) Відкриваємо кришку чайника, наливаємо в нього воду з крана об'ємом 1 літр (1 кілограм).
2) Термометр поміщаємо в чайник з водою.
3) Вимірюємо температуру води в чайнику
4) Виймаємо термометр з води і поміщаємо його в футляр.
5) Щільно закриваємо кришку чайника.
6) Ставимо чайник на платформу.
7) Включаємо чайник і засікаємо час по годинах. Вода в чайнику нагрівається. Стежимо за показаннями годин.
8) Відзначаємо момент автоматичного відключення чайника (момент закипання води).
9). Обчислюємо проміжок часу, протягом якого нагрівалася вода від початкової температури до кипіння
10) Обережно знімаємо з платформи чайник з гарячою водою. Виливаємо воду з чайника в раковину.
11). Розраховуємо роботу електричного струму за формулою.
12). Обчислюємо кількість теплоти за формулою.
13) Розраховуємо коефіцієнт корисної дії нагрівального елементу електричного чайника за формулою.
14) Отриманий результат висловлюємо у відсотках і робимо висновок: а) коефіцієнт корисної дії нагрівального елементу електричного чайника дорівнює 78,6% (Клементьев Олександр).
б) коефіцієнт корисної дії нагрівального елементу електричного чайника дорівнює 72,3% (Щукін Іван).
Примітка: у цій роботі представлена для того, щоб будь-який викладач, який зняв копію з опису лабораторної роботи, без особливих труднощів запропонував своїм учням визначити коефіцієнт корисної дії чайника, використовуваного в домашніх умовах.