Как найти кпд утюга

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. 

Практическая работа

Тема: «Определение коэффициента полезного действия нагревательных приборов»

Определение коэффициента полезного действия электрического нагревательного прибора

Учитель поставил перед нами проблему под названием: «Определение коэффициента полезного действия бытового электрического нагревательного прибора». После продолжительных поисков бытового электрического нагревательного прибора (электрическая плитка, электрический утюг, кондиционер, электрическая сушилка, тепловентилятор, электрокалорифер и так далее), мы решили вычислить коэффициент полезного действия электрического чайника типа TEFAL и получили одобрение учителя.

Мы вспомнили формулу коэффициента полезного действия

ŋ =  ,

где ŋ – коэффициент полезного действия(НЮ – ЭТА),

А п – полезная работа,

А з – затраченная работа.

Повторили темы по физике темы: «Электричество», «Теплота» и пришли к выводу, что в качестве полезной работы можно использовать количество теплоты, а в качестве затраченной работы следует использовать работу электрического тока.

Расчетная формула представлена в следующем виде:

ŋ =  ,

A где ŋ – коэффициент полезного действия,

Q – количество теплоты, полученное водой,

А – работа электрического тока.

Количество теплоты вычисляется по формуле:

Q = cm(t2°-t1°), где с – удельная теплоёмкость воды, m – масса воды, t2° = 100 °C – температура кипения воды, t1° – начальная температура воды (измеряется термометром ).

Работа электрического тока вычисляется по формуле:

А = Р t,

 где А – работа электрического тока.

Р – электрическая мощность нагревательного прибора, t – промежуток времени, в течение которого нагревается вода.

Познакомился с устройством и принципом действия электрического чайника, изучили правила техники безопасности. Возвратившись из колледжа домой, я приступил к выполнению лабораторной работы в домашних условиях, предварительно получив разрешение родителей на проведение эксперимента на кухне.

Домашняя лабораторная работа.

Определение коэффициента полезного действия электрического чайника

Приборы и материалы:

1) электрический чайник типа TEFAL,

2) источник электрического тока (розетка квартирной электропроводки),

3) водопроводная вода,

4) термометр,

5) часы с секундной стрелкой (секундомер),

6) калькулятор.

Порядок выполнения работы.

Электрический чайник отключен от электрической сети. Берем в руки пустой чайник, переворачиваем его, изучаем паспорт чайника, записываем значение мощности нагревательного элемента

Опыт № 1.

1) Открываем крышку чайника, наливаем в него воду из крана объемом 1 литр ( 1 килограмм ).

2) Термометр помещаем в чайник с водой.

3) Измеряем температуру воды в чайнике

4) Вынимаем термометр из воды и помещаем его в футляр.

5) Плотно закрываем крышку чайника.

6) Ставим чайник на платформу.

7) Включаем чайник и засекаем время по часам. Вода в чайнике нагревается. Следим за показаниями часов.

8) Отмечаем момент автоматического отключения чайника (момент закипания воды).

9). Вычисляем промежуток времени, в течение которого нагревалась вода от начальной температуры до кипения

10) Осторожно снимаем с платформы чайник с горячей водой. Выливаем воду из чайника в раковину.

11). Рассчитываем работу электрического тока по формуле.

12). Вычисляем количество теплоты по формуле.

13) Рассчитываем коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника по формуле.

14) Полученный результат выражаем в процентах и делаем вывод: а) коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника равен 78,6 %.

б) коэффициент полезного действия нагревательного элемента электрического чайника равен 72,3 %.

Примечание: в этой работе представлена для того, чтобы любой преподаватель, снявший копию с описания лабораторной работы, без особых затруднений предложил своим ученикам определить коэффициент полезного действия чайника, используемого в домашних условиях.

2017-11-26   

Утюг устроен следующим образом: его нагреватель выключается, если температура утюга становится больше некоторой температуры $t_{2}$, и включается, как только его температура падает ниже $t_{1}$ (эти температуры неизвестны). Если включённый утюг стоит с открытой металлической поверхностью, его нагреватель работает в среднем $k = 1/4$ всего времени. При этом мощность теплоотдачи можно считать постоянной. Если утюгом начинают гладить, то промежуток времени между последовательными моментами включения нагревателя становится в $n = 4/3$ раза меньше. В этом случае мощность теплоотдачи также остаётся постоянной. Какую часть времени он работает в среднем во втором случае?

Решение:

Когда утюг включён в сеть, его нагреватель периодически включается и выключается. Пусть мощность нагревателя $P$, а мощность, отдаваемая утюгом в окружающее пространство, равна $P_{1}$ и $P_{2}$ в первом и втором случае соответственно. Обозначим время, в течение которого нагреватель включён и выключен как $t_{вкл1}$ и $t_{выклl}$ в первом случае и $t_{вкл2}$ и $t_{выкл2}$ во втором случае. Тогда $(P – P_{1}) t_{вкл1} = P_{1} t_{выкл1} = (P – P_{2} )t_{вкл2} = P_{2} t_{выкл2} = Q$, где $Q = C(t_{2} – t_{1})$($C$ — теплоёмкость утюга) — количество теплоты, необходимое для нагрева утюга от температуры $t_{1}$ до температуры $t_{2}$. Из условия известно, что в первом случае утюг работает $k = 1/4$ всего времени, т.е. $k = t_{вклl}/ ( t_{вкл1} + t_{выклl})$. Также известно, что во втором случае время между последовательными моментами включения нагревателя в $n = 4/3$ раза меньше, $t_{вклl} + t_{выклl} = n (t_{вкл2} + t_{выкл2})$. Этой системы уравнений достаточно для решения задачи. Обозначим искомую долю времени $k_{2}, k_{2} = t_{вкл2}/(t_{вкл2} + t_{выкл2})$. Тогда из $(P – P_{1}) t_{вкл1} = P_{1} t_{выклl}$ следует $(P – P_{1})k = P_{1}(1 – k)$ и $P_{1} = k_{1}P$, и аналогично $P_{2} = k_{2}P$. Из вышеприведённых уравнений следует, что $t_{вкл1} /k = nt_{вкл2}/k_{2}$. Подставляя это выражение в соотношение $(P – P_{1})t_{вкл1} = (P – P_{2})t_{вкл2}$, получаем $(P – P_{1})k = (P – P_{2})k_{2}/n$, откуда $nk(1 – k) = k_{2}(1 – k_{2})$. Решение этого квадратного уравнения $k_{2} =1/2$.

Ответ. Нагреватель утюга будет работать в течение половины времени.