ВЫПОЛНИТЕ ЛАБОРАТУРКУ , Лабораторная работа № 14
Измерение КПД установки с электрическим нагревателем
Цель работы: научиться вычислять работу и мощность постоянного тока,
а также коэффициент полезного действия (тепловую отдачу)
электрического нагревателя.
Приборы и материалы: сосуд с водой; калориметр; нагреватель (спираль),
прикрепленный к крышке с прорезью для термометра; измерительный
цилиндр, термометр, часы, источник тока, амперметр, вольтметр, ключ,
соединительные провода.
Ход работы
1 В калориметр налейте воду массой 150 г комнатной температуры и
измерьте эту температуру.
2 Опустите нагреватель в калориметр.
3 Соберите цепь (последовательно соединяем источник тока, амперметр,
нагреватель, ключ, вольтметр подсоединяем к нагревателю
параллельно). Не забываем начертить схему!
4 Замкните цепь и нагревайте воду в течение 15 минут.
5 Запишите показания амперметра и вольтметра, присоединённого к
клеммам спирали.
6 Вычислите: Не забываем записать расчётные формулы и вычисления!
а) мощность тока в спирали, зная силу тока и напряжение на ней;
б) работу тока, зная мощность спирали и время нагревания;
в) количество теплоты, полученное водой;
г) КПД нагревателя.
7 Результаты всех измерений и вычислений занесите в таблицу:
Масса
Начальная
Конечная
Время
Сила
Напря-
Мощ-
Работа
Количество
КПД
воды
температура
температура
нагревания
тока
жение
ность
тока
теплоты
ŋ, %
m, кг
воды t ,0С
воды t 01
2, С
τ, с
I , А
U , В
Р, Вт
Аз, Дж
Qп, Дж
22
24
1
4
8 Запишите вывод.
По уравнению теплового баланса
Q1+Q2=0. ( Q1 -количество теплоты, полученное холодной водой, Q2 -количество теплоты, отданное кипятком)
Q1=c*m1*(t - t1) . ( t -температура смеси. t1-начальная температура холодной воды=10град, m1=1кг, с - удельная теплоемкость воды)
Q2=c*m2*(t - t2) ( t2 -начальная температура кипятка=100град m2=0,8кг) . Подставим
c*m1*(t - t1 ) + c*m2*( t - t2)=0. сократим на с и раскроем скобки
m1*t - m1*t1 + m2*t - m2*t2=0. решим уравнение относительно t .
m1*t + m2*t = m1*t1 + m2*t2.
t*( m1+m2) = m1*t1 + m2*t2.
t=( m1*t1 + m2*t2) / ( m1+m2).
t = ( 1*10 + 0,8*100) / ( 1+0,8)=50град.
1 В быту используется плохая теплопроводность:
ручки чайников, кастрюль делают
из пластмассы,
посуда из закаленного стекла.
2 Снег предохраняет
озимые посевы от вымерзания
3 Мех животных из-за плохой
теплопроводности
предохраняет их
от охлаждения зимой
и перегрева летом.
4 Тепло от костра передается человеку
путем излучения энергии,
так как теплопроводность воздуха мала,
а конвекционные потоки направлены вверх
5 Темные тела лучше поглощают
излучение и быстрее нагреваются,
чем светлые.
Темные тела быстрее охлаждаются