Název: Fyzika v kuchyni

Podobné dokumenty
Název: Měření příkonu spotřebičů, výpočet účinnosti, hledání energetických úspor v domácnosti

Téma: Účinnost různých způsobů ohřevu vody

Pracovní list - vaření

Datum, období vytvoření:

F - Elektrická práce, elektrický výkon, účinnost

Laboratorní práce č. 2: Určení měrné tepelné kapacity látky

Člověk a energie domácí projekt pro 2. ročník

Název DUM: Elektrická energie v příkladech I

Laboratorní práce č. 2: Určení měrného skupenského tepla tání ledu

Motivační problémy & domácí projekty Tomáš Nečas, necas@jaroska.cz

TIPY NA ÚSPORU ELEKTŘINY ÚSPORNÉ ELEKTROSPOTŘEBIČE

MÉNĚ ENERGIE VÍCE KOMFORTU aneb energie kolem nás

Projdou či neprojdou III: Pohyb částic v kapalině - difúze

STANOVENÍ TOPNÉHO FAKTORU TEPELNÉHO ČERPADLA

Jednoduché pokusy pro stanovení úspor v domácnosti

VY_52_INOVACE_2NOV50. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8.

VY_52_INOVACE_2NOV48. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8.

Měření účinnosti rychlovarné konvice

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska.

Vnitřní energie, teplo, změny skupenství Pracovní listy pro samostatnou práci

TEPLO PŘIJATÉ A ODEVZDANÉ TĚLESEM PŘI TEPELNÉ VÝMĚNĚ

Laboratorní úloha Měření charakteristik čerpadla

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454. Název DUM: Výkon v příkladech

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska.

OPRAVDU VYPNUTO? ANEB STAND-BY U NÁS DOMA

Zobrazování provozních nákladů

Vnitřní energie, práce a teplo

Ostatní; 5% Sušička; 3% Vaření; 4%

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454. Název DUM: Teplo v příkladech I

Název DUM: Elektrická energie v příkladech II

PÁTRÁNÍ PO ENERGETICKÝCH ŠTÍTCÍCH

Měření měrné tepelné kapacity látek kalorimetrem

Název DUM: Změny skupenství v příkladech

Název: Transport vlhkosti ve stavebních materiálech

Změna teploty varu roztoku demonstrační pokus VY_52_Inovace_222 Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Ročník: 8

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

Nonverbální úlohy - - tepelně děje, optika

VY_52_INOVACE_2NOV42. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8.

Název: Solární pec. Téma: parabola, obnovitelné zdroje energie Čas:3x45 minut Věk: Použijte aplet. Použijte počítač s programem GeoGebra

Laboratorní práce č. 1: Přibližné určení průměru molekuly kyseliny olejové

Termodynamika - určení měrné tepelné kapacity pevné látky

Elektrický proud v kovech Odpor vodiče, Ohmův zákon Kirchhoffovy zákony, Spojování rezistorů Práce a výkon elektrického proudu

Určování hustoty látky

Stanovení měrného tepla pevných látek

Termodynamické panely = úspora energie

TÉMA: Molekulová fyzika a tepelné děje v plynech VNITŘNÍ ENERGIE TĚLESA

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Digitální učební materiál

Projekt: Zlepšení výuky na ZŠ Schulzovy sady registrační číslo: CZ.1.07./1.4.00/ Václav Mayerhofer. Datum: Ročník: 8., 9.

Měření měrného skupenského tepla tání ledu

Pomůcky, které poskytuje sbírka fyziky, a audiovizuální technika v učebně fyziky, interaktivní tabule

Kalorimetrická měření I

Přírodní vědy aktivně a interaktivně

Příprava pro lektora

Úkol č. 1: Změřte měrnou tepelnou kapacitu kovového tělíska.

Šetrná jízda. Sborník úloh

KOUPELNA. 1. Sprcha, nebo koupel?

Fyzikální veličiny. Převádění jednotek

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

ZÁKLADNÍ ŠKOLA KOLÍN II., KMOCHOVA 943 škola s rozšířenou výukou matematiky a přírodovědných předmětů

Kalorimetrická rovnice, skupenské přeměny

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. platný od

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W)

Příkon vybraných školních a domácích spotřebičů

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_04_FY_A

FYZIKA 6. ročník 2. část

II. VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

Laboratorní práce č. 2: Ověření činnosti transformátoru

Postup při řešení matematicko-fyzikálně-technické úlohy

Cena 1 kwh pro rok 2007 a roční platby za elektřinu. Cena 1 kwh pro rok 2008 a roční platby za elektřinu po 10% zdražení

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. Produkt Jistota, platný od

NOVINKY TEPELNÁ ČERPADLA

Jak ušetřit elektřinu v domácnosti

Jméno autora: Mgr. Zdeněk Chalupský Datum vytvoření: Číslo DUM: VY_32_INOVACE_04_FY_A

FYZIKA 6. ročník 2. část

HÁZENÍ PENĚZ DO KANÁLU

Obnovitelné zdroje energie. Sborník úloh

Úloha č. 1 Odměřování objemů, ředění roztoků Strana 1. Úkol 1. Ředění roztoků. Teoretický úvod - viz návod

Energetický audit postup a součásti

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. platný od

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. platný od

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Zobrazování provozních nákladů

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. Produkt 2v1, platný od

DOMÁCÍ HASICÍ PŘÍSTROJ (ČÁST 1)

Energetický dotazník

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. platný od

VY_32_INOVACE_PRV3_16_10. Šablona III / 2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT MĚŘENÍ TEPLOTY

Termika. Nauka o teple se zabývá měřením teploty, tepla a tepelnými ději.

Laboratorní práce č. 1: Určení voltampérových charakteristik spotřebičů

VNITŘNÍ ENERGIE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - 2. ročník - Termika

Fyzikální praktikum 1

Ceník dodávky elektrické energie Pražské plynárenské, a. s. Produkt Senior+ (Elektřina), platný od

PŘÍLOHA PŘÍLOHA II. NAŘÍZENÍ KOMISE V PŘENESENÉ PRAVOMOCI (EU) č. /..,

Využití výpočtových metod při projektování velkokuchyní veřejného stravování. 1.Současně používané metody projektování V České republice je

Zásady pro zadavatele veřejných zakázek pro zelené nakupování

Tisková zpráva k cenovým rozhodnutím ERÚ č. 7/2015 a č. 8/2015, o regulovaných cenách souvisejících s dodávkou elektřiny pro rok 2016

Název: Ropný písek. Výukové materiály. Téma: Ropný písek, zdroje energie. Úroveň: 2. stupeň ZŠ

Pomůcky, které poskytuje sbírka fyziky, a audiovizuální technika v učebně fyziky, interaktivní tabule a i-učebnice

STANOVENÍ TOPNÉHO FAKTORU TEPELNÉHO ČERPADLA

Transkript:

Název: Fyzika v kuchyni Téma: měření teploty, účinnost Čas: 90 minut Věk: 13-16 Diferenciace: Připomínky, ICT podpora: Pokud možno, použijte termální kameru s možností prezentace snímku přes dataprojektor Pomůcky: Výstupy: Indukční vařič, elektrický vařič, voda, olej, nádoby, ochranné pomůcky, termokamera, teploměr Žáci umí vysvětlit údaje na energetickém štítku Žáci počítají s procenty Žáci umí vyřešit uvedené početní úkoly. Žáci realizují laboratorní úlohy Potřebné znalosti: F tteplota, energie - jednotky, M - výrazy Talentovaní žáci: Žáci porovnávají účinnost různých zdrojů tepla, kreslí grafy a histogramy Bezpečnost: Práce s horkými předměty, vařiči 1

Popis Počáteční aktivita motivace Vybavení domácnosti v 21. století. Jaká by byla naše kuchyně bez elektřiny? Hlavní aktivita Žáci pracují s energetickými štítky, pomocí internetu zjistí, jaká je cena za energii. Žáci realizují laboratorní úlohu. Konečná aktivita Žáci diskutují účinnost ohřevu kapalin na různých typech sporáků. Studují postupné zahřívání kapalin pomocí termovizní kamery. Motivace 2

1. Porovnejte kuchyně na obrázku 1 a obrázku 2! 2. Vypracujte seznam spotřebičů, které máte v kuchyni. Zjistěte, které z nich jsou opatřeny energetickými štítky. Otázka 1: Co znamenají údaje na energetickém štítku lednice? Každý spotřebič je zařazen do skupiny podle indexu energetické účinnosti. Tento index charakterizuje spotřebu elektrické energie na jeden litr čistého objemu spotřebiče. Spotřeba se odvozuje za provozu při ideálních podmínkách - teplotě okolí 20 C a 70% zaplnění prostoru lednice.v současnosti se vyrábí jen ledničky třídy A a vyšší. Energetický štítek chladničky 3

l Ilustrační spotřeba energie ledniček podle energetických tříd Energetická třída Roční spotřeba v kwh Náklady v Kč/den Náklady v Kč/rok A+++ 160 2,10 768 A++ 219 2,88 1051 A+ 274 3,60 1315 A 305 4 1464 Počítáno s cenou 4,80 Kč/kWh 4

Spotřebu energie ledničky ovlivňuje velikost užitného objemu, typ kompresoru, tloušťka izolace a další parametry. (převzato http://www.alza.cz/slovnik/energeticka-trida-lednickyart5700.htm) Porovnejte tyto energetické štítky? Co můžete říct o uvedených zařízeních? Více o energetických štítcích se dočtete na https://cs.wikipedia.org/wiki/energetick%c3%bd_%c5%a1t%c3%adtek 5

Fyzika a spotřena energie Pro zjištění kvality (hospodárnosti) strojů určujeme jejich účinnost. Stroji dodáváme energii, která je větší než práce užitečná, protože stroj musí překonávat působení odporových sil. Účinnost zařízení je dána jako poměr dodaného výkonu a odevzdaného výkonu. Udává se v procentech. Účinnost zařízení je dána jako poměr dodaného výkonu (příkonu) a odevzdaného výkonu P P p Účinnost je vždy menší než jedna, udává se v procentech. Pokud se zařízení skládá z několika dílčích částí o různé účinnosti, potom výsleddná účinnost je dána jako jejich součin 1 2 Příklad 1: Na ohřátí 2 litrů vody z 10 C a 100 C je třeba 600 000 J. Jak dlouho bude trvat uvaření čaje v konvici o příkonu 2000 W a účinnosti 85%? Zápis: Pp = 2000 W W = 600000 J = 0,85 =? t1 = 10 o C t2 = 100 o C 6

W = P, W P W P p W...práce (J),...čas (s), Pp příkon (W), účinnost 600000 353 0,85 2000 = 353 s = 5,9 min Informace o teplotě vody jsou v tomto příkladu nadbytečné. Laboratorní práce Pomůcky: indukční vařič, elektrický vařič, plynový vařič, varná deska, olej, voda, hrnce, ochranné pomůcky, teploměr, stopky, termokamera Úkoly: 1. Porovnejte účinnost ohřevu určitého množství vody na různých typech sporáků. 2. Vypočtěte náklady na energii potřebnou na ohřev v Kč. Na internetu vyhledejte cenu za jednotku plynu a jednotku elektřiny. Např. Plyn cena za jednotku 11,00 Kč/m 3 Elektřina cena za jednotku 3,50 Kč/kWh Zvolené množství vody pro ohřev 0,5 litru = 500 ml Postup práce Úkol 1. Porovnejte účinnost ohřevu daného množství vody na různých typech vařičů a) Postupně ohřívejte 500 ml vody v obyčejném hrnci s poklicí, ve stejném hrnci bez poklice na plynovém vařiči. b) Ohřívejte ve stejném hrnci 500 ml na elektrickém vařiči s poklicí a bez poklice. c) Porovnejte dobu ohřevu v případě použití poklice a ohřevu bez poklice na jednotlivých zdrojích tepla. 7

d) Vypočítejte energii spotřebovanou v jednotlivých krocích úlohy. e) Vyjádřete úsporu energie v případě použití poklice v procentech. f) Vyjádřete náklady na potřebnou energii v korunách. Budete potřebovat následující údaje pro vyplnění pracovního listu: Hmotnost vody - m (kg) Počáteční teplota vody - t0 ( o C) Konečná teplota vody - t ( o C) Měrná tepelná kapacita vody - c = 4180 J kg K -1 Výpočet tepla potřebného k ohřevu - Q (J) Q = mc (t - t0) (vztah, výpočet) Příkon vařiče - P0 (údaj lze najít přímo na spotřebiči) (W) Doba ohřevu - (s) Výpočet spotřebované energie na ohřev W = P0 (J) (vzorec, výpočet) Výpočet účinnosti daného vařiče - (%) = (Q / W) 100% Doplňující úloha: Měřte nárůst teploty během daných časových interval (např. Po 30 sekundách). Výsledky zaznamenejte do připravené tabulky. Nakreslete graf naměřených hodnot. Diskutujte výsledky měření! čas (s) 0 30 60 90 120 150 180 Teplota vody ( o C) Pro sestrojení grafu využijte software Excel. Příklady naměřených hodnot: Měření účinnost vařiče 8

Hmotnost vody - m Počáteční teplota vody to Konečná teplota vody - t 0,55 kg 25 C 90 C Měrná tepelná kapacita vody - c 4180 J kg K -1 Výpočet potřebného tepla - Q Q = mc (t - t0) 149435 J Příkon vařiče Po Doba ohřevu - CVýpočet celkové energie 2200 W 128 s W = P0 281600 J Výpočet účinnosti - = (Q / W) 100% 53% Úkol 2: Vypočítejte náklady na ohřev v CZK Postup práce: Najděte na internet jednotkovou cenu plynu a elektické energiet. Například: plyn jednotková cena 11.00 CZK / m 3 elektřina jednotková cena 3.50 CZK / kwh Výsledky měření zapište do přehledné tabulky. Porovnejte cenu spotřebované energie. Úkol 3 Souhrnná tabulka Plyn Hrnec s pokličkou (bez pokličky): Doba ohřevu Energie potřebná k zahřátí na bod varu Cena energie Úspora energie při použití pokličky Úspora energie při použití pokličky v procentech 9

Elektřina Hrnec s pokličkou (bez pokličky): Doba ohřevu Energie potřebná k zahřátí na bod varu Cena energie Úspora energie při použití pokličky Úspora energie při použití pokličky v procentech Indukční vařič Hrnec s pokličkou (bez pokličky): Doba ohřevu Energie potřebná k zahřátí na bod varu Cena energie Úspora energie při použití pokličky Úspora energie při použití pokličky v procentech Pot with (without) lid: Příklad tabulka s naměřenými údaji Plyn numerical value of the unit Hrnec s poklicí Doba ohřevu 245 s Energie potřebná k zahřátí na bod varu 0,012 m 3 Cena energie 0,13 CZK Hrnec bez pokličky: Doba ohřevu 285 s Energie potřebná k zahřátí na bod varu 0.014 m 3 Cena energie 0.15 CZK Úspora energie 0.02 CZK 10

Úspora energie v procentech 16,7% Elektřina Hrnec s poklicí Doba ohřevu 360 s Energie potřebná k zahřátí na bod varu 0,19 kwh Cena energie 0,67 CZK Hrnec bez pokličky: Doba ohřevu 375 s Energie potřebná k zahřátí na bod varu 0,21 kwh Cena energie 0,74 CZK Úspora energie 0,07 CZK Úspora energie v procentech 10,5 % Srovnání činnosti různých typů vařičů V tabulce jsou uvedeny hodnoty pro různé typy vařičů. Byla zahřívána voda o objemu 1,9 l z teploty 20 o C na teplotu varu. Technologie Čas potřebný na ohřev Energie Účinnost Indukční vařič 4 min 46 s 745 kj 83 to 90 % Elektrický vařič 9 min 0 s 1120 kj 45 % Plyn 6 min 2 s 1220 kj 55 % 11

Pozn. Počítáme jen s účinností vařiče jako takového, není zahrnuta účinnosti při transport energie distribuční soustavou a ostatní tepelné ztráty. (www.nazeleno.cz). Diskuse: 1. Popište výhody a nevýhody každého vařiče, se kterým jste pracovali. 2. Najděte co nejvíce příkladů, problémů, úloh, ve kterých můžete využít naměřené hodnoty z tabulek. 3. Nakreslete vhodné grafy, ze kterých bude zřetelné, který z vařičů bychom doporučili pro využití v domácnosti. 4. Připravte poster nebo power pointovou prezentaci, kde uvedete výledky svých měření a jejich diskusi. Doplňující aktivita Sledujte process ohřevu vody na indukjčním vařiči a na elektrickém vařiči. Co pozorujete? Jaký bude závěr vašeho pozorování? Při hledání odpovdi na otázky můžete prostudovat obrázky níže. Obrázek a) ukazuje ohřev vody na indukčním vařiči, obrázek b) ohřev vody na elektrickém vařiči. 12

Studujte process ohřevu oleje za stejných podmínek jako v případě vody. Diskutujte svá pozorování.study the process of heating oil under the same conditions. 13

Pracovní list Elektrický vařič Hrnec s pokličkou Hrnec bez pokličkypot without lid Hmotnost vody - m (kg) Počáteční teplota vody - t0 ( o C) Konečná teplota vody - t ( o C) Teplo potřebné na ohřátí vody - Q (J) Příkon vařiče - P0 (odečtený na technickém štítku zařízení) (W) Doba ohřevu - (s) Výpočet celkové spotřebované energie - W = P0 (J) Výpočet účinnosti vařiče - (%) Měrná tepelná kapacita vody - c = 4180 J kg K -1 Výpočet tepla - Q (J) Q = mc (t - t0) Výpočet celkové energie - Výpočet účinnosti - (%) W = P0 (J) = (Q / W) 100% Plynový vařič Hrnec s pokličkou Hrnec bez pokličkypot without lid Hmotnost vody - m (kg) Počáteční teplota vody - t0 ( o C) Konečná teplota vody - t ( o C) 14

Teplo potřebné na ohřátí vody - Q (J) Příkon vařiče - P0 (odečtený na technickém štítku zařízení) (W) Doba ohřevu - (s) Výpočet celkové spotřebované energie - W = P0 (J) Výpočet účinnosti vařiče - (%) Měrná tepelná kapacita vody - c = 4180 J kg K -1 Výpočet tepla - Q (J) Q = mc (t - t0) Výpočet celkové energie - Výpočet účinnosti - (%) W = P0 (J) = (Q / W) 100% Indukční vařič Hrnec s pokličkou Hrnec bez pokličkypot without lid Hmotnost vody - m (kg) Počáteční teplota vody - t0 ( o C) Konečná teplota vody - t ( o C) Teplo potřebné na ohřátí vody - Q (J) Příkon vařiče - P0 (odečtený na technickém štítku zařízení) (W) Doba ohřevu - (s) Výpočet celkové spotřebované energie - W = P0 (J) Výpočet účinnosti vařiče - (%) 15

Měrná tepelná kapacita vody - c = 4180 J kg K -1 Výpočet tepla - Q (J) Q = mc (t - t0) Výpočet celkové energie - Výpočet účinnosti - (%) W = P0 (J) = (Q / W) 100% 16