Лабораторная работа.

Определение эффективности установки с электрическим нагревателем.

Оборудование: весы, разновес, термометр, амперметр, вольтметр, часы, калориметр, батарея аккумулятора, выключатель, спираль для нагревания (спирали для нагревания обычно бывают натянуты между концами стержней; перед проведением работы спирали надо оттянуть так, чтобы концы стержней едва касались поверхности воды, а середина спирали доходила бы почти до дна стакана), провода соединительные, вода (рис 8).

Под эффективностью, или КПД, водонагревательной установки с электрическим нагревателем подразумевают отношение увеличения внутренней энергии нагреваемой воды к электрической энергии, выделенной электронагревательным элементом. Это отношение всегда меньше единицы вследствие того, что нагревание воды, которое мы считаем полезным расходом энергии, всегда сопровождается также нагреванием сосуда и окружающих тел.

Примером водонагревателя может служить калориметр с водой и погруженной в нее полностью нихромовой спиралью.

Для выполнения работы составляют электрическую цепь из аккумулятора, амперметра, нагревательной спирали и выключателя. Все эти приборы соединяют последовательно. Параллельно спирали к её зажимам присоединяют вольтметр.

Затем взвешивают внутренний сосуд калориметра; налив в него немного больше половины воды, взвешивают снова с водой и определяют массу воды. Собирают калориметр, погружают спираль в воду и, измерив температуру воды, включают ток. Момент включения тока замечают по часам. По амперметру и вольтметру измеряют силу тока и напряжение. Через 5-6 минут, в течение которых несколько раз перемешивают воду термометром, ток выключают. Вторично измеряют температуру воды и приступают к обработке результатов измерения.

Результаты опыта:

Масса внутреннего сосуда калориметра m₁ = _____________________

Масса внутреннего сосуда калориметра с водой m₂ = _______________

Масса воды m = m₂- m_1;___m= _________________________________

Начальная температура воды t⁰₁= ______________________________

Сила тока в спирали I = _______________________________________

Напряжение U = _____________________________________________

Повышение температуры t⁰₂ - t⁰₁= ______________________________

Время нагревания t = _________________________________________

Изменение внутренней энергии воды вычисляют по формуле:

Q = cm(t⁰₂- t⁰₁); Q = __________________________________________

___________________________________________________________

а энергию, выделенную электрическим током, — по формуле:

A = I * U * t; A= ____________________________________________

___________________________________________________________

Эффективность водонагревателя будет выражаться отношением энергии, израсходованной на нагревание воды, к энергии, выделенной спиралью:

η = η =

___________________________________________________________

Разумеется, что коэфициент полезного действия данной установки зависит не только от ее устройства. Он зависит также от мощности водонагревателя и температуры, до которой нагревают воду. Чем больше мощность нагревателя, тем быстрее происходит нагревание, а следовательно, уменьшаются потери тепла. Вместе с тем при более высокой температуре потери тепла происходят быстрее, чем при низкой температуре.

Очевидно, что КПД нашей установки при нагревании воды до кипения оказался бы значительно ниже. Не исключено, что при данной мощности нагревателя по мере повышения температуры потери энергии в окружающее пространство станут равными поступлению энергии из спирали раньше, чем вода будет нагрета до кипения, и вода в таком случае вообще не закипит.

Дополнение к работе:

1. Измерьте комнатную температуру и сравните ее с температурой воды, находящейся в этой комнате. Объясните разницу в показаниях термометра и продумайте, как это может сказаться на результатах данной работы? (Можно ли устранить эту погрешность? Если можно, то как?)

2. Рассчитайте количество теплоты, необходимое на нагревание внутреннего сосуда калориметра и сравните его с количеством теплоты, необходимым для нагревания воды (используя необходимые данные из описания к работе). Почему в работе не учитывается количество тееплоты, отданное нагревателем внутреннему сосуду калориметра?

3. Выполните работу по описанию, произведите необходимые вычисления и оцените полученный результат.

Вопросы для защиты работы.

1. Заполните таблицу:

«Сравнительная характеристика электроизмерительного щита, КЭФ-8 и КЭФ-10»

№ п\п	Параметры	КЭФ-8	КЭФ-10	Электрораспре-делительный щит	Собственная оценка параметров
1.	Размеры (габариты)
2.	Монтаж
3.	Выходные данные
4.	Режим работы
5.	Наличие электроизме-рительных приборов
6.	Размеры электроизме-рительных приборов
7.	Техника безопасности

2. Включите электрораспределительный щит, КЭФ-8 и по указанию преподавателя установите необходимое напряжение.

3. Ответьте на вопрос: «Почему при подачe напряжения на электрораспределительном щите «молчат» амперметры?»

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Подключите нагрузку (лампу, электрическую плитку) к щиту и посмотрите на показания электроизмерительных приборов на щите. «Заговорил» ли амперметр?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Объясните причину, по которой в лабораторной работе по определению эффективности водонагревательной установки ее коэффициент полезного действияможет оказаться более 100%. Какие условия необходимо соблюдать при выполнении данной работы, чтобы получить верный результат?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 19; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 23

Мы поможем в написании ваших работ!