Struktura

Měření účinnosti rychlovarné konvice

Měření účinnosti rychlovarné konvice

Teoretická příprava

K ohřátí vody se využívá Jouleovo teplo vznikající při průchodu elektrického proudu kovovým vodičem. V našem případě lze toto teplo chápat jako teplo, které přijme voda v konvici o hmotnosti m při zvýšení teploty z tv na t0. Uvedený vztah je:

                                                                 Q=m\cdot c\cdot (t_v-t_0)

Účinnost rychlovarné konvice lze vyjádřit vztahem:

                                                           \eta =\frac{Q}{E_0}=\frac{m\cdot c\cdot (t_v-t_0)}{P_0\cdot \tau }

                                                                

jako podíl Jouleova tepla Q a odebírané energie E0 spotřebované konvicí.

Měrná tepelná kapacita vody je c = 4,18 kJ.kg-1.K-1.

Hmotnost vody se vypočítá vztahem:  

                                                                                m=V\cdot \varrho.

Hustota vody je ρ = 1000kg.m-3.

Počáteční teplota vody je t0.

Teplota vody při vypnutí konvice je tv.

Průměrný příkon konvice P0 zjistíme ze štítku na konvici.

Doba provozu konvice je \tau.

Účinnost konvice se značí η

Množství odebrané energie, kterou potřebuje konvice ke svému provozu po dobu \tau se vypočítá ze vztahu:

                                                                           \dpi{120} E_0=P_0\cdot \tau

1kWh odebrané elektrické energie je množství energie, které odebíráme 1 hodinu při příkonu 1kW. Tedy platí převodní vztahy pro jednotky energie:

                             1 kWh=1kW.1h=1000W.3600s=3600000Ws=3600000J=3,6MJ

Pomůcky

LabQuest s počítačem a programem LoggerPro systému Vernier, teploměr GO!Temp, varná konvice, odměrný válec.

obrazekObr. 1: Pomůcky

Úkoly

  • Zakreslete do grafu závislost teploty na čase a vyznačte v grafu počáteční a koncovou teplotu.

  • Zapište si příkon konvice P0 z její spodní strany.

  • Z grafu nebo tabulky odečtěte hodnoty počáteční t0 a konečné teploty t  vody a doby ohřívání \tau.

  • Vypočítejte účinnost konvice pro dolní i horní mez příkonu konvice.

  • Vypočítejte z množství odebrané energie, kolik stojí ohřátí zvoleného množství vody, jestliže 1 kWh stojí přibližně 5 Kč.

 

Postup práce

  • Odměříme vodu o objemu 200ml odměrným válcem a nalejeme ji do konvice.

  • Připojíme čidlo teploměr na vstup CH1, vložíme teploměr do vody v konvici.

Obr. 2: Sestavení pokusu

  • Spustíme program LoggerPro tlačítkem sběr dat.

Obr. 3: Měření

  • Nastavíme parametry měření (experiment-sběr dat) – dobu měření 60 sekund, frekvenci měření 4x za sekundu.

  • Spustíme program LoggerPro tlačítkem sběr dat a zapneme konvici.

  • Po proběhnutí experimentu vypneme konvici.

Obr. 4: Graf závislosti teploty na čase

 

Zdroje

 

Obrázky:

  • Obr. 1-4: Archiv autora

Protokol

Laboratorní protokol najdete zde.

Úkol

Zjisti, co je výkon a vypočítej pár příkladů.

Úkol

Zjisti, co je příkon a účinnost a vypočítej několik příkladů.

Úkol

Energetická hodnota potravin se obvykle uvádí v kilokaloriích. Zjisti, kolik je 1kcal joulů, kolik je 1kWh joulů a kolik je 1kWh kilokalorií.

Použij  převody jednotek.

Řešený příklad

Jaký je například výkon kočky, která leze na strom?

Logolink