Měření účinnosti varné konvice - metodický

Měření účinnosti varné konvice - metodický

Metodický list - Coach
Elektřina a
magnetismus
MĚŘENÍ ÚČINNOSTI VARNÉ
KONVICE
Fyzikální princip
Varnou konvici najdeme téměř v každé domácnosti, její obsluha je snadná a dá se s úspěchem
předpokládat, že ji zvládnou všichni studenti.
K ohřátí vody se využívá Jouleovo teplo vznikající pří průchodu elektrického proudu kovovým
vodičem.
Vyjádřeno pomocí vztahu:
c.m.(tv – t0) = η.P0.τ
c…..měrná tepelná kapacita vody
m….hmotnost vody
t0….počáteční teplota vody
tv….teplota vody při vypnutí konvice
P0….průměrný příkon konvice, zjistíme ze štítku na konvici
τ….doba provozu konvice
η….účinnost
Cíl
Změříme účinnost běžné varné konvice
Pomůcky
-
CoachLab II nebo ULAB a počítač s programem Coach 5
teplotní čidlo 0511
varná konvice
odměrný válec
Pracovní list byl vytvořen v rámci projektu
Rozvoj profesních kompetencí učitelů fyziky základních a středních škol v Olomouckém kraji
CZ.1.07/1.3.13/02.0002
Měření účinnosti varné konvice
1
Schema
Postup
Spustíte program Coach 5 – Measurement ULAB - 4. Exploring Physics- OK- Volba úlohyPhysics Lab
1. Na vstup 1 připojíme čidlo teploty.
2. Nastavíme parametry měření – doba měření 600 sekund, frekvence měření 2 za s.
Pracovní list byl vytvořen v rámci projektu
Rozvoj profesních kompetencí učitelů fyziky základních a středních škol v Olomouckém kraji
CZ.1.07/1.3.13/02.0002
Měření účinnosti varné konvice
2
3. Naplníme konvici vodou pomocí odměrného válce, abychom znali přesné množství.
Ponoříme teploměr do konvice a zpustíme měření. Počkáme asi 1 minutu a po ustálení teploty
zapneme konvici. Při vypnutí konvice zaznamenáme čas.
4. Z grafu nebo z tabulky odečteme hodnoty teploty a času a pomocí vztahu uvedeného v úvodní části
vypočítáme účinnost.
Pracovní list byl vytvořen v rámci projektu
Rozvoj profesních kompetencí učitelů fyziky základních a středních škol v Olomouckém kraji
CZ.1.07/1.3.13/02.0002
Měření účinnosti varné konvice
3
Ze štítku konvice určíme příkon konvice na 2000 W. Doba činnosti byla 350 s, konečná teplota vody
97,3 oC, počáteční teplota 16,4 oC, měrná tepelná kapacita vody 4180 J.kg-1.K-1, hmotnost vody
v tomto případě byla 1,5 kg. Tyto hodnoty dosadíme do vztahu
η=
cm(t v − t 0 )  4180.1,5.(97,3 − 16,4) 
=
 = 0,725
P0τ
2000.350


Námi vypočítaná účinnost je tedy 72,5 O/O.
5. Měření několikrát opakujeme. Před zapnutím konvice musíme změřit teplotu v konvici, nikoliv
teplotu vody z vodovodu.
Doplňující otázky
- Z množství odebrané elektrické energie můžeme vypočítat, kolik korun takové ohřátí vody
stojí.
Odebraná energie je 700000 J, což je 0,194 kWh. Dle ceníku RWE z roku 2010 přijde 1 kWh na
zhruba 4,90 Kč, tzn. naše ohřátí vody přijde naši peněženku na 0,95Kč.
-
Pokud bude k dispozici konvice zanešená vodním kamenem, změříme její účinnost před a po
odstranění vodního kamene roztokem kyseliny citrónové nebo octa
Pracovní list byl vytvořen v rámci projektu
Rozvoj profesních kompetencí učitelů fyziky základních a středních škol v Olomouckém kraji
CZ.1.07/1.3.13/02.0002
Měření účinnosti varné konvice
4