Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055
Měření účinnosti rychlovarné konvice (experiment) Označení: EU-Inovace-F-8-13 Předmět: fyzika Cílová skupina: 8. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: jednotlivci, dvojice 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 %
Výpočet:
η=
P P0
kde P je výkon = forma energie odebíraná ze zařízení za jednotku času a P0 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. 2. 3. 4. 5.
Žáci zapíší jmenovitý výkon P0 ze štítku konvice. Do konvice vlijí 1 litr vody, který odměří odměrným válcem. Teplotní čidlo propojí s LabQuestem. Teplotní čidlo vloží do otvoru konvice. 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:
LABORATORNÍ PRÁCE č. Název úlohy: EU-Inovace-F-8-13
Měření účinnosti rychlovarné konvice
Jméno:
Třída:
Datum:
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. 2. 3. 4. 5.
Zapište jmenovitý výkon P0 ze štítku konvice. Do konvice vlijte 1 litr vody, který odměříte odměrným válcem. Teplotní čidlo propojte s LabQuestem. Teplotní čidlo vložte do otvoru konvice. 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. P0 = …………… W 2. Z grafu odečtěte na začátku a na konci rostoucí části grafu počáteční čas a teplotu: t1 = ........... s
t1 = ............ °C
a konečný čas a teplotu: t2 = ........... s
t2 = ............ °C
3. Vypočítejte změnu času ∆t = t2 – t1 = ......... - ............. = ........ s a změnu teploty ∆t = t2 – t1 = ........ - ........... = ......... °C 4. Vypočítejte teplo potřebné k ohřátí vody Q = c·m·∆t = 4180 · ........ · ......... = ................. J 5. Vypočítejte výkon konvice P = Q/∆t = .......... / ............. = ............ W 6. Vypočítejte účinnost konvice η = (P/P0)⋅100% = ............. / ............... ⋅ 100 % = .......... %. Graf:
Účinnosti jiných zařízení Spalovací motor ……………… % Elektromotor
……………… %
Turbína
……………… %
Závěr: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………
Použitá literatura: [online] [ cit. 23. 2. 2014] Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C3%9A%C4%8Dinnost_%28fyzika%29 KOLÁŘOVÁ, R. – BOHUNĚK, J., Fyzika pro 8. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., 1999. 226 s. ISBN 80-7196-149-3 RNDr. MACHÁČEK M., Fyzika pro 8. ročník základní školy, II. Díl Praha: Scientia SPN, 1992. 99 s. ISBN 80-04-25984-7 Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2006. 128 s. ISBN 80-7238-525-9
