Лабораторна робота 9 - Засєкіна

• Назад до змісту

Лабораторна робота №9

Тема: Визначення коефіцієнта корисної дії (ККД) електричного нагрівника.

Мета: Визначити ККД установки, порівнявши кількість теплоти, необхідну для нагрівання води, з роботою електричного струму.

Приклад вимірювань:

• $V = 100\text{ мл} = 0{,}0001\text{ м}^3$
• $t_1 = 20^\circ\text{C}$ (початкова температура)
• $t_2 = 30^\circ\text{C}$ (кінцева температура)
• $I = 2\text{ А}$ (показ амперметра)
• $U = 4\text{ В}$ (показ вольтметра)
• $\tau = 10\text{ хв} = 600\text{ с}$ (час нагрівання)
• $\rho = 1000\text{ кг/м}^3$ (густина води)
• $c = 4200\text{ Дж}/(\text{кг} \cdot ^\circ\text{C})$ (питома теплоємність води)

За отриманими даними обчисли:

а) Обчислюємо потужність струму ($P$):

$P = U \cdot I$

$P = 4 \cdot 2 = 8\text{ Вт}$

б) Обчислюємо кількість теплоти, що виділяється струмом (Повна робота $A$):

$A = P \cdot \tau$

$A = 8 \cdot 600 = 4800\text{ Дж}$

в) Обчислюємо кількість теплоти, яку отримала вода (Корисна теплота $Q_{\text{кор}}$):

$Q_{\text{кор}} = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

$Q_{\text{кор}} = 4200 \cdot 0{,}1 \cdot (30 - 20) = 4200 \cdot 0{,}1 \cdot 10 = 4200\text{ Дж}$

Обчислюємо ККД нагрівника ($\eta$):

$\eta = \dfrac{Q_{\text{кор}}}{A} \cdot 100\%$

$\eta = \dfrac{4200}{4800} \cdot 100\% = 0{,}875 \cdot 100\% = 87{,}5\%$

Висновок:

Ми визначили ККД електричного нагрівника. Отримана кількість теплоти води ($4200\text{ Дж}$) менша за роботу електричного струму ($4800\text{ Дж}$). Це пояснюється тим, що частина енергії пішла на нагрівання самої спіралі, калориметра (склянки) та навколишнього повітря. ККД склав $87{,}5\%$.