Wyznaczanie sprawności czajnika bezprzewodowego
Filip Klose, Paweł Majewicz - klasa 2d - rok 2009
1. Wstęp teoretyczny
Co to jest sprawność?
Sprawność to stosunek pracy wykonanej przez dane urządzenie do pracy dostarczonej temu urządzeniu i wyraża się wzorem:
Schemat elektryczny
2. Cel doświadczenia
Celem naszego doświadczenia jest wyznaczenie sprawności czajnika elektrycznego. Sprawdzamy czas jaki jest potrzebny do zagotowania różnych ilości wody. Odczytujemy napięcie oraz natężenie prądu. Dokonujemy pomiaru temperatur wody (przed i po zagotowaniu). Dane podstawiamy do wzoru i otrzymujemy sprawność czajnika.
gdzie
- m - masa wody [kg]
- ΔT - różnica temperatur wody przed i po zagotowaniu [st C]
- c - ciepło właściwe (dla wody wynosi około 4190 [J/kg*K])
- U - napięcie prądu [V]
- I - natężenie prądu [A]
- t - czas od włączenia do wyłączenia sie czajnika [s]
3. Zestaw doświadczalny
W skład zestawu doświadczalnego wchodzi :
- czajnik elektryczny o poj. 0,6l
- amperomierz
- woltomierz
- termometr
- stoper
Zdjęcia zestawu doświadczalnego:
4. Obserwacje:
- zaraz po podłączeniu wszystkich kabli woltomierz wskazuje wartość około 230 V
- po włączeniu czajnika prąd zaczyna płynąc i zauważamy mały spadek napięcia do wartości około 228 V
- gdy płynie prąd możemy zmierzyć jego natężenie. Wynosi ono około 3,4 A
- do pomiaru posłużyła nam woda o stałej temperaturze = 22°C, wiec ΔT = 78°C
Wyniki pomiarów przedstawiliśmy w tabeli poniżej:
|
|
|
|
Napięcie [V] |
Natężenie [A] |
|
|
|
|
228 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dane z tabeli przedstawiamy na wykresie zależności sprawności od masy wody.
Uśredniona sprawność czajnika wynosi w przybliżeniu:
82%
5. Wnioski:
a)sprawność czajnika rośnie nieliniowo wraz ze wzrostem masy
b) czajnik osiąga większą sprawność (prawie o 20 %) dla 0,6 kg wody niż dla 0,2 kg. Można więc stwierdzić, że (paradoksalnie) bardziej ekonomiczne jest grzanie dużych ilości wody niż małych
c)podczas gotowania wody niewielka jej ilość wyparowywuje (+/- 5mm słupa wody)
