Загальна інформація
Застосування
Конфорка як перетворювач енергії
Електрична енергія має для нас особливе значення. Без цієї форми енергії не обійтися в роботі багатьох приладів і установок. Її можна дістати з багатьох інших форм енергії, вона добре перетворюється на інші форми енергії, і її можна передавати у великих кількостях на далекі відстані. Технічні пристрої, у яких відбуваються перетворення енергії, називають також перетворювачами енергії. Майже всі технічні пристрої й установки, якими ми користуємося, є такими перетворювачами енергії. При цьому електрична енергія може перетворюватися, наприклад, на теплову енергію. Приклади застосування - конфорки, електрочайники або теплові насоси.
Інша інформація (1/3)
Попередні знання
Енергія - це здатність тіла виконувати механічну роботу, віддавати теплоту або випромінювати світло. Одна з форм енергії - теплова енергія, яку тіла мають завдяки своїй температурі.
Теплова енергія тіла - це сума енергій усіх його частинок.
Принцип
Підведена електрична енергія ( ) перетворюється на теплову енергію у формі теплоти ( ). При цьому справджується: ~ .
Інша інформація (2/3)
Навчальна мета
Учні мають усвідомити, що за допомогою моделі кип'ятильника електричну енергію можна перетворити на теплову енергію у формі теплоти. При цьому справджується: ~ .
Завдання
У цьому досліді за допомогою моделі кип'ятильника демонструють перетворення електричної енергії на теплову енергію.
Інша інформація (3/3)
Перемішувати воду перед кожним вимірюванням температури конче потрібно для того, щоб зміна температури води в кожному місці відбувалася рівномірно. Радимо також завжди вимірювати температуру води в тому самому місці.
Щоб довести справедливість рівняння , потрібен калориметр. За наведених умов досліду значна частина теплоти віддається скляній ванні та її оточенню.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія (1/2)
Майже в усіх процесах у природі й техніці відбуваються перетворення енергії. Закон збереження енергії каже нам, що при цьому енергія не втрачається. Однак часто буває так, що частина наявної енергії не переходить повністю в бажану форму енергії. Через тертя та подібні процеси майже завжди відбувається нагрівання задіяних тіл. Теплова енергія, що при цьому виникає, здебільшого вже не доступна для подальших перетворень енергії.
Теорія (2/2)
Енергія - це здатність тіла виконувати механічну роботу, віддавати теплоту або випромінювати світло. Одна з форм енергії - теплова енергія, яку тіла мають завдяки своїй температурі. Теплова енергія тіла - це сума енергій усіх його частинок.
Якщо розглядати нагрівання тіла, то теплову енергію у зв'язку з теплоємністю тіла подають так:
.
- теплова енергія в Дж.
- теплоємність у (Дж/кг*К)
- маса тіла в кг
- зміна температури в К.
Обладнання
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Мірний циліндр | 1 |
| 2 | Годинник | 1 |
| 3 | Водопровідна вода | 1 |
Складання та виконання
Складання
- Склади дослід за рисунком ліворуч.
- За допомогою круглого олівця сформуй із константанового дроту спіраль (10 - 15 витків) і вбудуй її в електричне коло затискачами типу «Крокодил» на з'єднувальних штепселях.
- Налий у скляну ванну води й розмісти її так, щоб спіраль із константанового дроту була якомога ближче над дном ванни. За потреби скоригуй форму дроту.
Виконання (1/2)
- Вибери діапазон вимірювання і , встанови на блоці живлення і увімкни його.Замкни вимикач і встанови таку напругу, щоб сила струму становила .
- Розімкни вимикач, перемішай воду й виміряй температуру води .
- Запиши виміряні значення , і в таблицю.
- Замкни вимикач і через 5 хв знову розімкни його, перемішай воду й запиши досягнуту температуру .
Виконання (2/2)
- Вилий воду, сполосни скляну ванну холодною водою і знову налий у неї води.
- Повтори вимірювання за сили струму .
- Запиши виміряні значення , і .
- Наостанок прибери скляну ванну з тримачем і спостерігай за спіраллю. За потреби ще раз занур спіраль у воду.
Спостереження та опрацювання результатів
Спостереження
Щойно спіраль перестала бути оточеною водою, вона дуже сильно нагрілася.
можлива таблиця
Опрацювання результатів
Підвищення температури води пояснюється тим, що підведена електрична енергія () перетворилася на теплову енергію у формі теплоти ().
Після обчислення значень і для обох частин досліду видно, що досягнуте підвищення температури приблизно вчетверо більше, якщо підвести вчетверо більшу електричну енергію. Через відповідно вчетверо більша й теплова енергія у формі теплоти, яку поглинула вода. Отже, справджується ~ .
Зі спостереження наприкінці досліду можна зробити висновок, що кип'ятильник не можна вмикати, доки він не занурений у рідину, яку треба нагріти.