Měření účinnosti ohřevu
Úkol: Změřte účinnost ohřevu vody
Vybavení: odměrný válec, nádoba pro ohřev vody, teploměr, vařič, stopky
Existuje mnoho způsobů, jak ohřívat vodu. V tomto měření budete porovnávat účinnost různých možností ohřevu vody. Základem úspěchu je určení energie, kterou vařič spotřeboval, a tepla, které přijala voda.
U elektrických spotřebičů (plotýnkový vařič, mikrovlnná trouba, rychlovarná konvice) můžete určit příkon z výrobního štítku, případně můžete příkon změřit pomocí wattmetru. Navíc změříte dobu ohřevu.
U tábornického plynového vařiče je možné zvážením vařiče před a po použití určit množství spáleného propan-butanu (v tábornických kartuších je směs propan-butan v poměru 1:3). Ze známé výhřevnosti určíte spotřebovanou energii.
Zdroj
Postup měření:
- Vyberte si jednu metodu ohřevu, kterou důkladně prostudujete.
- Zjistěte všechny parametry, které vám umožní určit spotřebovanou energii.
- Pomocí ohřevu vody určete dodané teplo a spotřebovanou energii. Určete účinnost ohřevu.
- Pomyslete a prověřte měřením vliv různých parametrů (teplota vody, množství vody, druh nádoby atd.) na výsledek měření.
- Připravte si krátkou prezentaci shrnující výsledky vašeho měření.
Poznámky pro učitele
Měření můžete zorganizovat jako kruhové měření nebo jako konferenci. V prvním případě je připraveno několik měřících stanovišť s různými typy vařičů, studenti se u nich postupně střídají, na každé stanoviště mají předem určený čas. Ve druhém případě měří každá skupina jeden typ vařiče, po dokončení výpočtů referují ostatním studentům o svém měření a jeho výsledcích. Při práci formou konference je nutné studentům předem sdělit požadavky na výstup (představení skupiny, stručný popis vlastního měření, uvedení spočítaných hodnot, zhodnocení měření).
U většiny vařičů je možné spolehnout se na údaje na výrobním štítku, wattmetr ukazuje za provozu odchylky maximálně několik procent (a ty mohou být způsobeny nepřesností wattmetru). Bez wattmetru se nelze obejít u víceplotýnkových vařičů, kde výrobce většinou udává celkový příkon vařiče (navíc maximální).
Namísto porovnávání různých typů vařičů je možné porovnávat ohřev vody v odlišných nádobách (velký a malý hrnec, s poklicí nebo bez ní atd.).
Číselné hodnoty z kontrolních měření:
Tábornický vařič (nerezový hrnec s pokličkou) – spotřeba 6 gramů plynu (spalné teplo 49 MJ/kg), ohřev 0,5 kg vody ze 20 °C na 91 °C, přijaté teplo 149,1 kJ , spotřebované teplo 294 kJ, účinnost 51 %
Velká rychlovarná konvice – příkon 2000 W, doba ohřevu 100 s, ohřev 0,5 kg vody z 20 °C na 94 °C, přijaté teplo 155,4 kJ, spotřebované teplo 200 kJ, účinnost 78 %
Malá rychlovarná konvice – příkon 1000 W, doba ohřevu 60 s, ohřev 0,25 kg vody z 29 °C na 72 °C, přijaté teplo 45,2 kJ, spotřebované teplo 60 kJ, účinnost 75 %
Mikrovlnná trouba (skleněná nádoba) – příkon 1300 W, doba ohřevu 60 s, ohřev 0,5 kg vody z 20 °C na 35 °C, přijaté teplo 31,5 kJ, spotřebované teplo 78 kJ, účinnost 40 %
Malá elektrická ploténka (nerezový hrnec s pokličkou) – příkon 980 W, doba ohřevu 240 s, ohřev 0,5 kg vody z 19 °C na 42 °C, přijaté teplo 48,3 kJ, spotřebované teplo 235,2 kJ, účinnost 21 %
Velká elektrická ploténka (nerezový hrnec bez pokličky) – příkon 1440 W, doba ohřevu 240 s, ohřev 0,5 kg vody z 24 °C na 52 °C, přijaté teplo 58,8 kJ, spotřebované teplo 345,6 kJ, účinnost 17 %
