1. Практическая часть
Наша семья из пяти человек живет в частном деревенском доме без удобств. Мои наблюдения показали, что большую часть энергии в быту мы используем для нагревания воды, поэтому я решила провести серию измерений по определению коэффициента полезного действия разных нагревательных приборов и цены затраченной энергии. Для эксперимента я взяла чистую питьевую воду в объеме 1 литра и нагрела это количество воды с помощью разных нагревательных приборов, которые имеются в нашем хозяйстве: газовой плиты, электрочайника и кипятильника до кипения. Теоритический и практический материал курса физика 8 класса позволяют с большой точностью определять все параметры данного теплового процесса. В каждом процессе использовала воду из бака, который находится в помещении. Масса 1 литра воды при комнатной температуре 1 кг.
Количество теплоты, требуемое для нагрева 1 литра воды до температуры кипения
Начальная температура воды: t1= 18 °С,
Температура кипения воды: t2= 100 °С,
Масса воды: mв = 1кг
Удельная теплоемкость воды: с = 4200 Дж/кг°С
Количество теплоты
Q = с·m·(t2- t1)
Q = 4200·1·(100-18) = 344400 Дж
Расчеты по нагреванию воды электрочайником
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
Нахождение КПД электрочайника
Затраченное количество теплоты:
Qз = 445500 Дж
Полезное количество энергии:
Qп =344400 Дж
Находим КПД электрочайника:
з = (344400 /445500)·100% = 77,3 %
Нахождение цены затраченной электроэнергии (для чайника)
1 кВт·ч = 3 600 000 Дж
1 кВт·ч = 2,09 руб.
А= 445500 Дж = 0,12375 кВт·ч
Цена = Тариф · Работу тока
Цена = 2,09 руб. · 0,12375 кВт·ч = 0,2586 руб.
2.2 Расчеты по нагреванию воды кипятильником
Количество теплоты выделенное спиралью кипятильника
Время нагрева t = 435c
Мощность кипятильника Р = 1000Вт
Количество теплоты:
Q = P · t
Q = 1000 Вт ·435 с = 435000 Дж
Нахождение КПД кипятильника
Затраченное количество теплоты:
Qз = 435000Дж
Полезное количество энергии:
Qп = 344400Дж
Находим КПД кипятильника:
з = (344400/435000)·100% = 79,1%
Нахождение цены затраченной электроэнергии (для кипятильника)
1 кВт·ч = 3 600 000 Дж
1 кВт·ч – 2,09 руб.
А = 435000 Дж= 0,1208 кВт·ч
Цена = Тариф · Работу тока
Цена = 2,09 руб. · 0,1208 кВт·ч = 0,2525 руб
Характеристика природного газа
Объём сгоревшего газа:
Vгаза = 0.019 м3
Удельная теплота сгорания природного газа
q = 4.4 · 107 Дж/кг
Плотность газа:
с = 0.85 кг/м3
2.3 Расчеты по нагреванию воды газовой плитой
Нахождение количества теплоты, выделенное сгоранием газа
Находим массу сгоревшего газа:
m = V · с
m = 0.019 м3 · 0.85 кг/м3 = 0.01615кг
Удельная теплота сгорания газа
q = 4.4 · 107 Дж/кг
Количество теплоты, выделенное газом:
Q = m · q
Q = 0,01615кг · 4,4 · 107 Дж/кг = 710600 Дж
Нахождение КПД газовой плиты
Затраченное количество теплоты:
Qз = 710600 Дж
Полезное количество энергии:
Qп = 386400 Дж
Находим КПД электрочайника:
з = (386400/710600)·100% = 54,4%
Нахождение цены сгоревшего газа
Цена = Тариф · Объём газа
Цена = 5,16 руб · 0,019м3
Цена = 0,09614 руб
2.4 Итоговая таблица значений
№ п/п | Название нагревателя | КПД (%) | Цена нагрева 1 литра воды (коп) |
1 | Электрочайник | 77,3% | 25,86коп |
2 | Кипятильник | 79,1 % | 25,25 коп |
3 | Газовая плита | 54,4 % | 9,61 коп |
ВЫВОДЫ:
Из моих расчетов следует, что энергия газа примерно в 2,6 раза выгоднее, чем электроэнергия.
Выгода = Цена электроэнергии / цена энергии топлива (газа) = 25,25 / 9,61 = 2,6 раза.
Это не смотря на то, что многие люди считают, что именно электроэнергия является более экономичным решением для их быта. Мне кажется, что данную информацию должен знать каждый уважающий себя человек. В два с половиной раза переплачивать за электроэнергию в наше непростое время это нецелесообразно. Поэтому чтобы сберечь свои финансы необходимо:
- отказаться от электрического чайника
- использовать газовые водонагреватели
- вместо микроволновой печи использовать духовку газовой плиты
- использовать в быту приборы экономичного класса.
IV. Приложение
к исследовательской
работе
«Учимся жить экономно»
фотографии анкета таблицыV. Литература
учебник «Физика 8» под редакцией Перышкина http://passivhaus-info. org сайт администрации Кемеровской области (анкета) http://patlah. ru/etm/etm-10/energia/teh_sekret/teh_sekret. htm http://www. novate. ru/blogs/110511/17597/ Кабардин Спарочник по физике Рымкевич Сборник задач по физике (таблицы)