Порядок выполнения работы. 1. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, представленной на рис

 

1. Собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, представленной на рис. 1. Обозначения на рис. 1: SA - выключатель, PA - амперметр, PV - вольтметр, R - электрический нагреватель.

 

 

Рис. 1

 

После проверки электрической цепи преподавателем

и разрешения с его стороны

 

2. Включить питание электрической цепи выключателем SA и прогреть электронагрева­тель в течение 10-15 мин, не ставя сосуд на него.

3. С помощью лабораторных весов определить массу сосуда m ₁. Налить воду в сосуд до указанного преподавателем уровня и измерить массу сосуда с водой, а затем определить массу m ₂ воды в сосуде.

4. С помощью термометра измерить начальную температуру t _н воды в сосуде. Температуру воды и сосуда считать одинаковыми.

5. Установить сосуд с водой и помещенным в нее термометром на электронагреватель, одно­временно начав отсчет времени нагрева.

6. Не вынимая термометр из воды и помешивая им воду, измерить температуру воды t _к с заданным преподавателем шагом времени нагрева не менее пяти раз. Конечная температура t _k воды для одного опыта является начальной температурой t _н для последующего опыта. Измеренные значения температур записать в таблицу.

7. Рассчитать мощность электрического нагревателя Р спомощью формулы (3).

8. С помощью формулы (2) рассчитать потребленную энергию Q и ее стоимостьСт, учитывая, что стоимость 1 кВт×ч = 3,6×10⁶ Дж равна 1,60 руб. (на 1.01.2006 г.).

9. С помощью формулы (6) рассчитать полезную энергию Q_п.

10. Рассчитать КПД h нагревателя с помощью формулы (4).

11. Произвести расчет абсолютной <D h > и относительной d_h погрешнос­тей определения КПД.

Таблица

 

№

Показания приборов

Расчетные данные

m 1 кг

m 2 кг

t н, oC

t к, oC

D t, oС

I, A

U, B

t, с

Р,Вт

Q, Дж

Ст,   коп

Qп Дж

h %

<h> %

Dh %

<h>, %

d, %

Удельная теплоемкость алюминия с ₁ = 890 Дж/кг×К; воды с ₂ = 4190 Дж/кг×К.

Контрольные вопросы

1. Чему равна работа электрического тока? Единица измерения работы в системе СИ.

2. Чему равна мощность электрического нагревателя? Единица измерения мощности в системе СИ.

3. Что называется коэффициентом полезного действия электрического нагревателя?

4. Какие факторы влияют на величину КПД нагревательной установки?

5. Почему стремятся повысить КПД электронагревательных установок? Как это сделать?

6. Объясните методику расчета стоимости потребленной электрической энергии.

7. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

8. Докажите эквивалентность выражений закона Джоуля - Ленца:

.

Рекомендуемая литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1994. § 99.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. М: Наука, 1978. Т. 2. § 37, 38.

3. Грабовский Р.И. Курс физики. С-Пб.: Лань, 2002. Часть П, § 12.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3-05