Měření účinnosti rychlovarné konvice

Transkript

1 Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/ Měření účinnosti rychlovarné konvice Označení: EU-Inovace-F-8-13 Předmět: fyzika Cílová skupina: 8. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: jednotlivci, dvojice (experiment) Anotace: tento experiment je možné zařadit do učiva o elektrických jevech, žáci si pomocí měření moderními čidly určí účinnost rychlovarné konvice Cíl: určit účinnost rychlovarné konvice a porovnat ji s účinností jiných známých zařízení Pomůcky: LabQuest, teplotní čidlo TMP-BTA, rychlovarná konvice, odměrný válec, počítač s připojením na internet Teorie: Účinnost udává poměr mezi výkonem a příkonem stroje při vykonávání práce. Energie dodaná stroji musí být vždy větší než práce strojem vykonaná (v opačném případě bychom mluvili o tzv. perpetuum mobile), kvůli ztrátám přeměně energie na neužitečné druhy (např. v důsledku tření se mění mechanická energie v teplo). Proto účinnost je vždy menší než 100 %. Značka: η Jednotka: jako bezrozměrná veličina buď bez jednotky, příp. s jednotkou %

2 Výpočet: η = P P 0 kde P je výkon = forma energie odebíraná ze zařízení za jednotku času a P 0 je příkon = forma energie, kterou musíme zařízení dodat proto, abychom z něj byli schopni odebírat požadovaný výkon (ve formě energie za stejný čas). Místo výkonu a příkonu lze dosazovat celkovou práci, kterou stroj vykonal a celkovou energii, kterou stroj spotřeboval. Postup: 1. Žáci zapíší jmenovitý výkon P 0 ze štítku konvice. 2. Do konvice vlijí 1 litr vody, který odměří odměrným válcem. 3. Teplotní čidlo propojí s LabQuestem. 4. Teplotní čidlo vloží do otvoru konvice. 5. Zapnou LabQuest a nastaví v menu Senzory-záznam dat: Trvání 180 s, Frekvence: 1 čtení/s. Zvolí zobrazení grafu. 6. Stisknou tlačítko Start na LabQuestu a zapnou zároveň konvici. 7. Sledují průběh měření. 8. Graf vloží do pracovního listu. 9. Vypočítají účinnost konvice. 10. Porovnají účinnost konvice s účinností spalovacího motoru, elektromotoru, turbíny, které vyhledají na internetu. Závěrečné zhodnocení: Pracovní list:

3 LABORATORNÍ PRÁCE č. Název úlohy: EU-Inovace-F-8-13 Měření účinnosti rychlovarné konvice Jméno: Datum: Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: určete účinnost rychlovarné konvice a porovnejte ji s účinností jiných známých zařízení Pomůcky: LabQuest, teplotní čidlo TMP-BTA, rychlovarná konvice, odměrný válec, počítač s připojením na internet Postup: 1. Zapište jmenovitý výkon P 0 ze štítku konvice. 2. Do konvice vlijte 1 litr vody, který odměříte odměrným válcem. 3. Teplotní čidlo propojte s LabQuestem. 4. Teplotní čidlo vložte do otvoru konvice. 5. Zapněte LabQuest a nastavte v menu Senzory-záznam dat: Trvání 180 s, Frekvence: 1 čtení/s. Zvolte zobrazení grafu. 6. Stiskněte tlačítko Start na LabQuestu a zapněte zároveň konvici. 7. Sledujte průběh měření. 8. Graf vložte do pracovního listu. 9. Vypočítejte účinnost konvice. 10. Porovnejte účinnost konvice s účinností spalovacího motoru, elektromotoru, turbíny, které vyhledáte na internetu. Vypracování: 1. P 0 = W 2. Z grafu odečtěte na začátku a na konci rostoucí části grafu počáteční čas a teplotu: t 1 =... s t 1 =... C a konečný čas a teplotu: t 2 =... s t 2 =... C

4 3. Vypočítejte změnu času t = t 2 t 1 = =... s a změnu teploty t = t 2 t 1 = =... C 4. Vypočítejte teplo potřebné k ohřátí vody Q = c m t = =... J 5. Vypočítejte výkon konvice P = Q/ t =... /... =... W 6. Vypočítejte účinnost konvice η = (P/P 0 ) 100% =... / % =... %. Graf: Účinnosti jiných zařízení Spalovací motor % Elektromotor % Turbína %

5 Závěr: Použitá literatura: [online] [ cit ] Dostupné z: KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 8. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., s. ISBN RNDr. MACHÁČEK M., Fyzika pro 8. ročník základní školy, II. Díl Praha: Scientia SPN, s. ISBN Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, s. ISBN