Как найти кпд электрочайника

Сегодня у меня был выходной от работы, и я, как всегда, напился… Но не того, что вы подумали 🙂 Чашка кофе меня взбодрила. Потом я добавил в себя вторую чашку горячего шоколада. В итоге я решил рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) домашнего электрочайника. А чем ещё ночью заняться?

Итак, расскажу подробности. В чайник было налит 1 литр воды. По массе это соответствует 1 кг. Вода была при комнатной температуре в 27°С. Было решено засечь время, за которое вода нагреется до 100°С. Закипания произошло за 3 минуту 48 секунд.

Номинальная мощность у чайника: 1850-2200 Вт. Вот тут возникают проблемы. Какую мощность брать? Придется считать крайние точки диапазона.

Под «номинальной» можно понимать теоретическую мощность, в которой не учитываются внешние факторы. А таких факторов много.

Посмотрим на расчеты.

Иногда в учебниках физики, точнее задачниках, или в интернетах пишут, что КПД электрического чайника 100% или около того. Но, как видите, это не так. Реальный КПД чайника довольно низкий. В теории и в задачах из учебников физики часто пренебрегают теплопотерями, считаю, что теплообмен происходит в каком-нибудь калориметре/термосе. В реальности же потери существенны.

Здесь можно было бы задать два интересных вопроса

1. Изменяется ли КПД чайника при возникновении накипи на нагревательном элементе?

2. Будет ли вода закипать дольше при возникновении накипи?

3. Какими способами можно улучшить КПД чайника?

Понравилась статья? Поставьте лайк, подпишитесь на канал! Вам не сложно, а мне очень приятно 🙂

Если Вам нужен репетитор по физике, математике или информатике/программированию, Вы можете написать мне или в мою группу Репетитор IT mentor в VK
Библиотека с книгами для физиков, математиков и программистов
Репетитор IT mentor в telegram

Кпд любого нагревательного прибора равен нулю. По определению. Про чайники и прочие электрокастрюли принято говорить об эффективности.

Определяется элементарно, с помощью термометра, тестера и наручных часов. В чайник наливается 1 литр воды (для примера), измеряется её начальная температура, и чайник включается в сеть. Напряжение сети можно предварительно измерить, если есть сомнения в том, что это 220. Тестером эе измеряется и ток через чайник (ну или можно заранее измерить его сопротивление, ведь чайник не лампочка и оно при нагреве чайника изменяется не сильно). По часам засекается время до момента закипания чайника. Для очистки совести можно даже померить температуру воды в этот момент – вдруг опыт проводится в Ла-Пасе…

Собсно, ффсё. Есть затраченная электрическая энергия (мощность х время), и есть “полезная” энергия – теплоёмкость на разность температур. отношение и даст эффективность чайника как нагревательного прибора.

Мне нравится
Проект нравится 6 участникам

Коэффициентом полезного действия (КПД) какого-либо устройства называется физическая величина, равная отношению полезной работы к затраченной (полной) работе.

КПД часто выражают в процентах (%). В реальном случае КПД всегда меньше единицы.

При протекании электрического тока через проводник происходит превращение электрической энергии во внутреннюю, при этом проводник нагревается. Работа многих электрических бытовых приборов (утюга, электрической плитки, электрического чайника и др.) основана на тепловом действии электрического тока.

Основным элементом электрического чайника является нагревательный элемент – проводник, обладающий большим удельным сопротивлением, способный выдерживать нагревание до высокой температуры.

При протекании электрического тока нагревательный элемент электрического чайника нагревается и затем отдаёт некоторое количество теплоты воде. Однако некоторая часть количества теплоты расходуется «не полезно»: например, на нагревание корпуса самого чайника.

В этом проекте мы попробуем выяснить, зависит ли КПД электрического чайника от того, из какого материала он изготовлен или от каких-то других условий.

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

I) записаны положения теории, физические законы, закономерности, формулы и т. п. применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (формулы для связи работы с мощностью; массы с плотностью и объёмом; выражения для количества теплоты при нагревании и для КПД);

II) проведены нужные рассуждения, верно осуществлена работа с графиками, схемами, таблицами (при необходимости), сделаны необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями; часть промежуточных вычислений может быть проведена «в уме»; задача может решаться как в общем виде, так и путём проведения вычислений непосредственно с заданными в условии численными значениями);

III) представлены правильные ответы на все вопросы задачи с указанием, где это необходимо, единиц измерения искомых величин, даны необходимые объяснения (обоснования)