Нахождение реальной мощности электрочайника - Ya

Муниципальное бюджетное учреждение
средняя общеобразовательная школа п. Восточное
Секция эко- инфо
«Учимся жить экономно»
Работу выполнили
ученик 9 класса
МОУ СОШ п. Восточный :
Борисенко Валерий
Руководитель:
учитель физики
Безверхая Ирина Геннадьевна
1
Оглавление:
Введение …………………………………………………………………..
3
Расчеты ……………………………………………………………………
4
Итоговая таблица значений …………………………………………….
8
Энергия будущего ………………………………………………………..
9
Заключение ………………………………………………………………..
10
Приложение………………………………………………………………..
11
Список литературы………………………………………………………
11
2
Введение
Мотивация данной работы связана с отсутствием у людей четкого представления
о цене единицы электроэнергии и энергии газа. Мы платим за коммунальные услуги и не
задумываемся о том, какую энергию экономически выгоднее использовать в домашних
условиях: электричество или газ. Эта проблема особенно остро встает перед нами в
период мирового финансового кризиса. Кроме этого на территории нашей области
планируется провести газопровод и у людей появится возможность самим выбирать,
что лучше использовать газ или электричество. Так как большую часть энергии мы
используем для нагревания воды, мы решили провести серию измерений по определению
коэффициента полезного действия разных нагревательных приборов и цены затраченной
энергии. Для эксперимента мы взяли воду в объеме 1 литра и нагрели это количество воды
с помощью газовой плиты, электрочайника и кипятильника до температуры кипения.
Формулы курса физика 8 класса позволяют с большой точностью определять все
параметры данного теплового процесса.
3
Расчеты:
Количество теплоты, требуемое для нагрева 1кг (литра) воды до температуры
кипения
Начальная температура воды: t1= 8 °С,
Температура кипения воды: t2= 100 °С,
Масса воды: mв = 1кг
Удельная теплоемкость воды: с = 4200 Дж/кг
Количество теплоты
Q = с·m·(t2- t1)
Q = 4200·1·(100-8) = 386400 Дж
Нахождение реальной мощности электрочайника
Мощность электрочайника заводская: P = 2000 Вт,
Сила тока в цепи: I = 9 А
Напряжение: U = 220 В
Реальная мощность:
P=I·U
P = 220 В · 9 А = 1980 Вт
Количество теплоты, выделенное спиралью чайника
Время нагрева t = 255 c.
Мощность электрочайника Р = 1980 Вт
Количество теплоты:
Q = P · t,
Q = 1980Вт ·225 с = 445500 Дж
4
Нахождение КПД электрочайника
Затраченное количество теплоты:
Qз = 445500 Дж
Полезное количество энергии:
Qп = 386400 Дж
Находим КПД электрочайника:
𝜂=
𝑄п
∙ 100%
𝑄з
η = (386400/445500)·100% = 86,7 %
Нахождение цены затраченной электроэнергии (для чайника)
1 кВт·ч = 3 600 000 Дж
1 кВт·ч = 2,14 руб.
445500 Дж - 0,12375 кВт·ч
Цена = Тариф · Работу тока
Цена = 2,14 руб. · 0,12375 кВт·ч =0,264825 руб.
Количество теплоты выделенное спиралью кипятильника
Время нагрева t = 440c
Мощность кипятильника Р = 1000Вт
Количество теплоты:
Q=P·t
Q = 1000 Вт ·440 с = 440000 Дж
5
Нахождение КПД кипятильника
Затраченное количество теплоты:
Qз = 440000Дж
Полезное количество энергии:
Qп = 386400 Дж
Находим КПД кипятильника:
𝜂=
𝑄п
∙ 100%
𝑄з
η = (386400/440000)·100% = 87,8 %
Нахождение цены затраченной электроэнергии (для кипятильника)
1 кВт·ч = 3 600 000 Дж
1 кВт·ч – 2,14руб.
2,14 руб = 3 600 000 Дж
440000 Дж – 0,1222 кВт·ч
Цена = Тариф · Работу тока
Цена = 2,14 руб. · 0,1222 кВт·ч = 0,261508 руб.
Характеристика природного газа
Объём сгоревшего газа:
Vгаза = 0,0181 м3
Удельная теплота сгорания природного газа
q = 4,4 · 107 Дж/кг
Плотность газа:
ρ = 0,85 кг/м3
6
Нахождение количества теплоты, выделенное сгоранием газа
Находим массу сгоревшего газа:
m=V·ρ
m = 0,0181 м3 · 0,85 кг/м3 = 0,015385 кг
Удельная теплота сгорания газа
q = 4,4 · 107 Дж/кг
Количество теплоты, выделенное газом:
Q=m·q
Q = 0,015385 кг · 4,4 · 107 Дж/кг = 676940 Дж
Нахождение КПД газовой плиты
Затраченное количество теплоты:
Qз = 676940 Дж
Полезное количество энергии:
Qп = 386400 Дж
Находим КПД электрочайника:
𝜂=
𝑄п
∙ 100%
𝑄з
η = (386400/676940)·100% = 57%
Нахождение цены сгоревшего газа
Цена = Тариф · Объём газа
Цена = 51,4 руб · 0,0181м3 = 0,93034 руб
7
Итоговая таблица значений
№ п/п
Название
нагревателя
КПД (%)
1
Электрочайник
86,7%
Цена нагрева
1 литра воды
(коп)
26,48 коп
26,15 коп
2
Кипятильник
87,8 %
3
Газовая плита
57 %
8
93 коп
Энергия будущего
Солнце, воздух и вода — наши лучшие друзья.
Нефть дорожает, газ исчерпывается, и перспектива их как источника энергии в
будущем весьма неопределенна. Пять новых методов добычи энергии – могут вдохнуть
новые силы в наш старый мир.
 Ветер: простые решения
У ветряков все просто: ветер крутит турбину, от нее вращается генератор, а тот выдает
переменный ток.
 Гибрид следующего поколения( электромобили)
На этой машине вы сможете без заправки целую неделю ездить на работу, а потом
смотаться за несколько сот километров в заслуженный отпуск.
 Волны: энергия океана
В океанских волнах скрыто столько энергии, что с лихвой хватило бы для освещения
множества огромных городов. Осталось только придумать, как ее извлечь.
 Бактерии: микробиологический топливный элемент
Любовь бактерий к сточным водам – не только путь к их очищению. Побочные продукты
этого процесса могут снабжать энергией сами очистные сооружения, а когда-нибудь
сгодятся и для того, чтобы заправить ваш автомобиль.
 Солнце: органические солнечные батареи
Похоже, солнечные батареи готовы тесно срастись с нашим бытом. Элементы на основе
органических молекул получились такими легкими и тонкими, что скоро вы сможете
запитать ваш карманный плеер прямо от рукава собственной ветровки.
9
Заключение
Из моих расчетов следует, что электроэнергия примерно в 4 раза
выгоднее, чем энергия газа .
Выгода = Цена электроэнергии / цена энергии газа = 93 / 26,48 = 3,51 раза
Эти расчеты были проведены для Амурской области, где я живу. Большое
количество электростанций , которые находятся на территории области
обеспечивают электроэнергией не только Амурскую область, но и Китай,
поэтому электричество является приемлемым для нашего региона. Но
оценочные расчеты для регионов, где основным видом топливо является газ,
убедили нас в том, что жидкое топливо является более экономически
выгодным. На территории Амурской области планируется провести
газопровод. Надеемся, что после его введения в эксплуатацию цены на это
топливо «упадут» для нашего региона. Ну а если это будет так, я свой выбор
сделал однозначно - газ.
Используемая литература :
10
1.Перышкин А.В. Физика 8 класс . – Дрофа . Москва 2006г - 192с.
2. Картинки для презентации были взяты в поисковой системе Yandex.ru
11