Мета роботи:
Навчитися
визначати коефіцієнт корисної дії (ККД) електричного нагрівника. Закріпити
знання про поняття теплової енергії та електричної потужності. Практично
дослідити процес перетворення електричної енергії в теплову.
Обладнання:
- Електричний
нагрівник (наприклад, електричний чайник або спіраль).
- Вольтметр
для вимірювання напруги.
- Амперметр
для вимірювання сили струму.
- Термометр
для вимірювання температури води.
- Мірний
циліндр або мензурка для визначення об'єму води.
- Секундомір.
- Калориметр
або посудина для нагрівання води.
Правила техніки безпеки:
- Перед
початком роботи переконайтеся, що всі прилади в робочому стані.
- Не
торкайтеся оголених проводів та електричних елементів нагрівника під час
його роботи.
- Під час
роботи з електричним струмом дотримуйтеся правил безпеки: не вмикайте
прилад мокрими руками та не перевищуйте допустиму потужність нагрівника.
- Обережно
поводьтеся з гарячою водою, щоб уникнути опіків.
- Після
закінчення роботи вимкніть всі прилади та дайте їм охолонути.
Теоретичні
відомості:
ККД
електричного нагрівника показує, яка частина спожитої електричної енергії
перетворюється на корисну теплову енергію. Він обчислюється за формулою:
де:
·
η – ККД нагрівника,
·
Q – кількість теплоти, яку отримала вода (Дж),
·
A – електрична енергія, спожита нагрівником (Дж).
Кількість
теплоти, яку отримує вода, визначається за формулою:
Q=c⋅m⋅Δt
де:
·
c – питома теплоємність води (4200 Дж/кг·°C),
·
m – маса води (кг),
·
Δt– зміна температури води (°C).
Електрична
енергія A визначається за формулою:
A=U⋅I⋅t
де:
·
U – напруга (В),
·
I– сила струму (А),
·
t – час роботи нагрівника (с).
Виконання роботи:
1.
За допомогою мірного циліндра або мензурки виміряйте масу води m в посудині та
запишіть результати вимірювання до таблиці.
|
Маса води, m, кг |
Початкова
температура, t1, °C |
Кінцева
температура, t2,°C |
Час
нагрівання t, с |
Напруга U, В |
Сила струму I, А |
Кількість
теплоти Q, Дж |
Електрична
енергія A, Дж |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.
Виміряйте початкову температуру води t1 за допомогою
термометра та запишіть результати вимірювання до таблиці.
3.
Складіть електричне коло для нагрівника, підключивши амперметр і вольтметр.
4.
Увімкніть нагрівник та увімкніть секундомір.
5.
Виміряйте напругу U та силу струму I протягом
нагрівання.
6.
Після закінчення роботи нагрівника виміряйте кінцеву температуру води t2 та запишіть результати вимірювання до таблиці.
7.
Обчисліть кількість теплоти Q, яку отримала вода під час її нагріввання та
електричну енергію A, яку віддав вроді нагрівник. Результати вимірювання запишіть
до таблиці.
8.
Обчисліть ККД електричного нагрівника за формулою
9.
За результатами проведених вимірювань та обчисліть зробіть висновок про
чинники, які впливають на величину ККД електричного нагрівника.
Додаткове експериментальне
завдання:
1.
Виконайте той самий експеримент із різними масами води або на різній
потужності нагрівника, щоб визначити, як змінюється ККД.
2.
Дослідіть вплив матеріалу посудини на процес нагрівання (скляна, металева
тощо) і на величину ККД.
Рефлексія діяльності учнів:
Завершіть речення:
Було цікаво
Було важко…
Тепер я можу…
Чи був дослід для
Вас зрозумілим?
Чи зможете ви використати отримані знання для аналізу ефективності побутових електричних приладів?
Запитання для
допитливих до ChatGPT
Як у розумних будинках автоматично
регулюють опалення та температуру?
Як можна використовувати теплову енергію
нашого тіла для зарядки пристроїв?
Чи можуть електричні нагрівники працювати
у космосі? Як забезпечується тепло в космічних станціях?
Як виробники намагаються підвищити
енергоефективність сучасних приладів?
Чи існують нагрівники, які не використовують електричну енергію, і як вони
працюють?
Немає коментарів:
Дописати коментар