Цель работы: научиться определять коэффициент полезного действия электрического чайника. Оборудование: электрический чайник марки (укажите полностью марку и название электрического чайника), секундомер.

Теоретическое введение
Различные устройства характеризуются коэффициентом полезного действия (КПД), показывающим эффективность работы этого устройства. КПД обозначается греческой буквой η ("эта") и определяется как отношение полезной работы к затраченной:

Из формулы выше следует, что КПД не имеет размерности, однако, чаще всего его записывают не в долях, как это можно получить выше, а в процентах:

В силу закона сохранения энергии в реальных устройствах полезная работа всегда меньше, чем затраченная, а, значит, КПД всегда меньше 100%. Почему так происходит? При работе устройств и механизмов всегда есть неустранимые потери энергии: так, например, часть её неизбежно рассеивается в тепло в результате трения движущихся частей. В ходе теплообмена реальные тела так или иначе сохраняют контакт с окружающим миром, поэтому теплообмен идёт не так эффективно. В результате протекания электрического тока в сети к подключённому электронагревательному прибору греется не только сам прибор, но и подводящие провода.

Порядок выполнения работы

1. Возьмите ваш лабораторный журнал1, запишите в нём номер лабораторной работы, название работы, цель и используемое вами оборудование.
2. Перечертите в лабораторный журнал таблицу, придумайте для этой таблицы название.

P , Вт

t1 , °C

t2 , °C

V , м 3

ρ , кг/м 3

τ , с

3. Изучите ваш электрический чайник. Обычно где-то на внешней стороне чайника или на подставке указана его рабочая мощность, которая измеряется в ваттах (Вт, международное обозначение W). Если вы не обнаружили этой информации при осмотре, то она обязательно указана на коробке из-под чайника или в техническом паспорте прибора (всегда вкладывается при покупке). Обратите внимание, что мощность указывается в некотором диапазоне. Запишите среднее значение из этого диапазона в таблицу. Размерность в таблице уже указана.
4. Узнайте температуру холодной воды, которая течёт из крана в вашей квартире. Если у вас есть специальный термометр для измерения температуры воды, используйте его. Если такого термометра нет, найдите нужную информацию о температуре холодной проточной воды самостоятельно. Занесите значение t1 в таблицу.
5. Найдите на чайнике отметку с указанием объема. Обычно это 1 л, 1,5 л или 1,7 л. Аккуратно наполните чайник проточной холодной водой до этой отметки. Занесите информацию об объеме налитой воды в таблицу. Обратите внимание на размерность объема в таблице.
6. Включите чайник и измерьте время, которое требуется для того, чтобы вода закипела. Занесите это время τ в таблицу.
7. Заполните оставшиеся пустыми клетки таблицы.
8. Подумайте, какую полезную работу совершает ваше устройство, в чём его назначение? Что будет результатом его работы? Подумайте также, что будет тратами, без чего электрический чайник никак не сможет работать?
Самостоятельно напишите в лабораторном журнале формулу для полезной и затраченной работ, а потом подставьте эти значения в формулу для расчета КПД. Сравните ваши идеи с тем, что должно было получиться:

Обратите внимание, что вам неизвестна масса налитой воды. Её можно рассчитать через значения плотности и объема:

m=ρV

Запишите итоговую формулу для КПД в лабораторный журнал:

9. По вашим данным рассчитайте КПД электрического чайника. Полученное численное значение в процентах запишите в лабораторный журнал.
10. Подумайте над тем, какое значение КПД у вас получилось. Как вы думаете - много это или мало? Как бы вы объяснили тот факт, что КПД электрического чайника далёк от 100%?
11. Напишите вывод к работе. После слова "Вывод" отметьте, чему вы научились. когда делали эту работу, что нового узнали. Укажите в выводе итоговую формулу для расчета КПД, а также полученное вами значение в процентах. Напишите почему, по вашему мнению, КПД устройства получился именно таким, в чем могли быть неточности нашего эксперимента и куда делась часть затраченной работы?
12. Сфотографируйте ваш электрический чайник так, чтобы были видны его электрические параметры, а также уровень налитой воды. Сфотографируйте или сканируйте лабораторный журнал и загрузите фото и сканы в систему. Работа выполнена, поздравляем вас!

quest31    2   12.02.2021 06:25    15